双波段红外光学系统的设计论文.pdf

武汉理工大学
硕士学位论文
双波段红外光学系统的设计
姓名:郑盼
申请学位级别:硕士
专业:凝聚态物理
指导教师:杨应平;郜洪云
20081201
摘要系统绝大多数为单波段系统,如果系统使用区域不同、气候温度变化、目标伪红外成像系统以其自身的优良特点,如被动工作方式,不被敌方电子干扰,隐蔽性好;图像直观、易于观察:精度高等,在警戒、侦察、地面防空和制导等军事领域得到了广泛应用,受到许多相关领域研究人员的关注。现在的红外装,那么单一波段获取的信息自然减弱。当目标本身的行为或操作导致辐射波段移动时,单波段系统可能探测不到目标或者探测准确度下降,甚至形成假信号。双波段系统由于工作波段宽,能获取更多的信息量,即使存在杂乱回波,仍能探测目标,并能使诸如施放烟雾、伪装之类的红外对抗措施失效。因此,研究双波段红外光学系统的设计无疑具有重大意义。本文根据红外成像原理和双波段光学系统的特点开展研究,完成如下工作:樯芰撕焱夤庋低车难芯炕。ê焱夤庋低程氐慵吧杓圃则、红外光学材料、红外辐射基本特性等。并讨论了实现ダ涔饫恍实募种途径以及光学加工的工艺问题。治隽怂úǘ喂庋低车某<峁剐问揭约吧杓浦行杩悸堑奈侍狻V点研究了双波段光学系统利用法计算初始参数的方法,并以平凸单透镜为例推导了非球面系数的求解过程。推导了双波段光学系统的消色差条件,分析了系统像差校正方法。并以此为基础,设计了一个双波段红外光学系统,计算了系统的结构参数以及初级像差值。幼远呕杓频脑沓龇ⅲ揽抗庋杓迫砑那看蠊δ埽⑹粤另一种双波段光学系统的设计方法,即利用现有的专利数据作为初始结构,优化设计了一个基于制冷型探测器的双波段光学系统。该系统成像质量接近衍射极限,实现了ダ涔饫恍剩蚁低辰峁辜虻ァ⑸杓瞥杀镜汀⒁资迪帧关键词:光学设计,红外双波段光学系统,冷光阑效率,消色差武汉理丁大学硕士学位论文
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日期:凹签名:兰臣笾日期:趁星:菏独创性声明关于论文使用授权的说明已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已本人声明,所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即学校有权保留、送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑
第滦髀红外波段通常指波长档牡绱挪ā:⒄垢趴红外波段的系统,即接收或者发射红外光波的光学系统【¨。红外光学及红外光学成像技术靠目标和背景之间的温差和发射率差形成的红外辐射特性进行探测,成像系统特别适合军事应用。因此,各国都以巨额投资竞相开展这~领域的研的工作是瓹等人在年的研究成果——蒸发式热像仪】。当红外热图光下可看到干涉条纹。这种热像仪由于对比度、灵敏度及响应速度都很低,没系统笔枪谕庋芯康娜鹊阄侍狻1菊陆ù雍焱馊瘸上窦际酢⒑焱馓讲馄饕及非球面元件在光学系统中的发展及应用出发,分析双波段红外光学系统的国内外研究现状,进而提出本文的研究目的和研究内容。热成像系统能够把物体表面自然辐射的红外辐射分布转变为可见光图像。不同物体或同一物体的不同部位具有不同的红外辐射特性热缥露群头⑸率低晨芍惫鄣叵允酒洳钜於乔挚@矗;怀煽杉枷瘢佣类的视觉感知范围由传统的可见光谱扩展到裸眼看不到的红外辐射光谱区。热成像技术是一种辐射信息探测技术,它既克服了主动红外夜视仪需要人工红外辐射源,及由此带来容易自我暴露的缺点,又克服了被动微光夜视仪完全依赖于环境自然光的缺点,尤其是在夜间和恶劣气候下具有很强的环境适应性;热具有一定的穿透烟、雾、霾、雪以及识别伪装的能力,不受战场上强光、闪光干扰而致盲,可以实现远距离、全天候观察;热成像技术一般都是被动接收目标的信号,比雷达和激光探测安全且保密性强,具有极好的隐蔽性,且不易被干扰;与雷达系统相比,红外系统的体积小、重量轻、功耗低⋯。这些特点使热究工作【热成像作为红外技术的一个新领域,出现于世纪年代末,其开拓性像投射到涂有挥发性液体的薄膜上时,液体产生正比于吸收能量的挥发,在同武汉理工大学硕士学位论文
.焱馓讲馄鞯姆⒄辜坝τ期间,随着快速时间响应探测器件的出现,实时快帧速热像仪应运而生。红外系统,将红外探测器冷却至一妫沟缭肷抵磷钚。佣岣吡肆槊舳龋具。年,监视探测器及依靠电池工作的