学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

红外探测系统杂散辐射的分析与抑制技术研究

作　者: 牛金星
导　师: 周仁魁; 刘朝晖
学　校: 中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）
专　业: 光学工程
关键词: 红外探测 杂散辐射 星等 信噪比
分类号: TN215
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
下　载: 223次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


为了提高红外探测系统对空间弱小目标的探测能力，就要设法减小到达探测器靶面的杂散辐射，提高整个系统的信噪比。杂散辐射是指到达探测器靶面的非目标成像的辐射能量，它的危害性在于降低像面的对比度，增加探测器的输出噪声，严重时使探测器输出的目标信号完全湮没在杂散辐射引起的噪声中，影响到红外探测系统的空间探测距离和分辨能力。对于红外探测系统而言，室温下探测系统自身的热杂散辐射可能比目标辐射在探测器表面形成的辐照度大几个数量级，所以在使用杂散辐射抑制结构来抑制系统外的杂散辐射的同时，其自身的热杂散辐射也不能忽视。论文分析了红外探测系统的杂散辐射特性，在设计了红外探测系统的基础上，研究了杂散辐射抑制措施，并分析了这些抑制措施对整个系统探测能力的影响。论文的主要研究成果及创新点为：1，在分析杂散辐射来源的基础上，依据两表面间能量传递公式，建立了红外探测系统杂散辐射的数理模型，并明确了求解杂散辐射的关键是确定不同传输路径下各表面间的角系数。2，分析了天基和地基红外探测系统两种工作模式下的杂散辐射特性。提出了依据TracePro软件建模并利用蒙特卡洛法追迹地气表面光线来计算地气热杂散辐射的方法，对来自地气、太阳、背景、光学透镜多种杂散辐射进行了计算，并分析了大气的传输与辐射特性。3，设计了红外探测R-C系统，提出了相应的杂散辐射抑制方案，包括相关结构设计和内表面涂层选择，并对其进行了仿真，得到了系统的外部点辐射源的透过特性和系统自身热杂散辐射光子数和温度的关系，验证了杂散辐射抑制的有效性。4，分析了红外探测系统的噪声组成，提出杂散辐射下系统信噪比的计算公式。使用等效光电子数，对红外探测系统中的几种主要噪声进行了计算和比较，分析了红外探测系统的噪声限。计算了系统的信噪比，研究了热杂散辐射对系统信噪比的影响。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章 绪论  9-21
  1.1 研究的目的与意义  9-10
  1.2 国内外研究发展现状  10-15
    1.2.1 国内外研究状况  10-13
    1.2.2 杂散辐射的研究方法  13-15
  1.3 论文的研究内容  15-17
  参考文献  17-21
第二章 红外探测系统杂散辐射的数理模型  21-48
  2.1 杂散辐射研究相关的概念  21-37
    2.1.1 双向散射分布函数  21-30
    2.1.2 能量传递计算公式  30-36
    2.1.3 杂散辐射的评价指标  36-37
  2.2 杂散辐射分析的步骤  37-39
  2.3 杂散辐射的计算方法  39-41
    2.3.1 蒙特卡洛方法  39-40
    2.3.2 区域法  40-41
  2.4 杂散辐射研究的数理模型  41-45
    2.4.1 杂散辐射的来源与分类  41-42
    2.4.2 系统外部杂散辐射的数理模型  42-44
    2.4.3 系统内部热杂散辐射的数理模型  44-45
  2.5 小结  45-46
  参考文献  46-48
第三章 红外探测系统杂散辐射特性分析  48-70
  3.1 空间目标的特性分析  48-53
    3.1.1 空间目标辐射特性  48-50
    3.1.2 空间目标的热平衡温度  50-53
  3.2 天基红外探测系统的杂散辐射特性  53-57
    3.2.1 地气热杂散辐射  54-57
    3.2.2 镜组热杂散辐射  57
    3.2.3 外层空间背景辐射  57
  3.3 地基红外探测系统的杂散辐射特性  57-68
    3.3.1 太阳杂散辐射  57-59
    3.3.2 天空背景杂散辐射  59-64
    3.3.3 大气传输效应  64-68
  3.4 小结  68
  参考文献  68-70
第四章 红外探测系统杂散辐射抑制技术的研究  70-91
  4.1 红外探测系统的设计  70-73
  4.2 杂散辐射抑制结构的优化设计  73-83
    4.2.1 遮光罩的设计及计算  73-77
    4.2.2 挡光环的设计及计算  77-80
    4.2.3 光阑的设计  80-83
  4.3 杂散辐射抑制表面特性的分析  83-89
    4.3.1 探测系统内表面涂层  84-87
    4.3.2 改进表面平滑度的镀膜  87
    4.3.3 表面污染的控制  87-89
  4.4 小结  89
  参考文献  89-91
第五章 红外探测系统杂散辐射的仿真与结果分析  91-106
  5.1 仿真模型的建立  91-93
    5.1.1 表面的散射特性  92
    5.1.2 重点采样技术  92-93
  5.2 仿真及结果分析  93-101
    5.2.1 PST曲线  94-95
    5.2.2 热杂散辐射的仿真  95-101
  5.3 杂散辐射软件仿真误差分析  101-104
  5.4 小结  104
  参考文献  104-106
第六章 杂散辐射对红外探测系统探测能力的影响分析  106-121
  6.1 红外探测系统的噪声组成  106-107
  6.2 红外探测系统的探测能力分析  107-112
    6.2.1 目标星等数  107-108
    6.2.2 信噪比的计算  108-112
  6.3 红外探测系统的噪声限分析  112-117
    6.3.1 热像仪噪声等效光电子数  112-114
    6.3.2 天空背景等效光电子数  114-115
    6.3.3 太阳杂散辐射等效光电子数  115-116
    6.3.4 热杂散辐射等效光电子数  116-117
  6.4 热像仪噪声限下对系统温度的要求  117-118
    6.4.1 温度绝对值的要求  117
    6.4.2 温度稳定性的要求  117-118
  6.5 热杂散辐射噪声对信噪比的影响分析  118-119
  6.6 小结  119
  参考文献  119-121
第七章 论文的总结与展望  121-123
攻读博士期间发表的论文  123-124
致谢  124-125

相似论文

  1. 网络语音传输丢包的恢复技术,TN912.3
  2. 基于探测器仿真的红外报警应用系统设计,TP277
  3. 基于三波段六光束的反射式近红外水分仪设计,TN214
  4. 非致冷红外探测器后端工艺技术研究,TN215
  5. 地震资料随机干扰压制技术研究,P631.44
  6. 中红外比色高温测量系统的研制,TH811
  7. 一种热释电红外人体动作形态传感器的研究,TP212
  8. 分组密码抗差分攻击分析技术研究,TN918.2
  9. 大气背景测量多通道光学系统及其测量能力研究,TH765.84
  10. 面向MEMS非制冷红外探测器的多孔硅绝热层及力学性能研究,TN215
  11. PbNb_x(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_3/BiFeO_3多层薄膜织构及电性能研究,TB383.2
  12. 星模拟器光源设计,V448.22
  13. 星模拟器检测技术研究,V448.2
  14. 认知无线电中频谱检测技术的研究,TN925
  15. LTE下行链路信道估计技术研究与实现,TN929.5
  16. 红外探测器光谱响应率定标方法研究,TN215
  17. 红外探测器技术指标的建模与仿真,TN215
  18. 14～16.25μm红外探测器时间常数测量方法的研究,TN215
  19. 微弱GPS BOC信号的快速捕获算法研究,P228.4
  20. 基于多时相多光谱红外图像浅层地下目标探测技术研究,TP391.41
  21. 学生公寓用电管理系统研制,TP315

中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 红外技术及仪器 > 红外探测、红外探测器
© 2012 www.xueweilunwen.com