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红外系统作用距离与影响关系因素的研究

作　者: 宋敏敏
导　师: 吴平
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 物理电子学
关键词: 红外辐射作用距离大气衰减噪声等效温差最小可分辨温差
分类号: TN215
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文分析和推导了红外探测器的作用距离及其影响因素,在推导过程中,介绍了与红外作用距离有关的目标和背景的红外辐射特征、大气对红外辐射传输的影响以及红外探测系统自身性能三个方面。推导出以作用距离为未知量的最小可辨温差方程,并且考虑实际测量状况,即视觉特性、光学系统以及外界环境对最小可辨温差测量的影响,列举出了考虑前和考虑后两种情况下的作用距离表达式。然后以红外探测器Catherine-GP为例,选定测量目标,通过编程计算了这两种情况下探测距离表达值。最重要的是以相同条件下实验测量结果对前面的两种结果进行比较,证明了充分考虑了影响因子的情况下更符合实验结果。说明了在论文中所做的工作是有意义的,这些因素应该被考虑到。其次,对实际的应用,论文为红外探测器的设计工作提供了改进方向,如果在系统总体设计之前,对系统可能达到的作用距离预测时,充分考虑论文中讨论的影响因素,则对提高设计水平、降低成本和缩短研制周期等都具有重要意义。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
图、表清单  8-9
注释表  9-10
第一章绪论  10-13
  1.1 论文背景  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-12
    1.2.1 国外研究状况  11
    1.2.2 国内研究状况  11-12
  1.3 本章小结  12-13
第二章红外辐射基本规律及目标和背景的辐射特性  13-20
  2.1 普朗克辐射定律  13
  2.2 基尔霍夫辐射定律  13
  2.3 斯蒂芬-玻尔兹曼定律和维恩位移定律  13-14
  2.4 辐射源的发射率  14-15
  2.5 灰体模型  15
  2.6 朗伯体模型  15-16
  2.7 飞行器目标红外辐射特征  16-18
    2.7.1 飞行器的红外辐射简介  16
    2.7.2 飞行器红外辐射温度特性  16-17
    2.7.3 飞行器红外辐射光谱特性  17-18
  2.8 天空背景的辐射特性  18-19
  2.9 本章小结  19-20
第三章红外探测系统性能参数  20-35
  3.1 红外探测系统探测模型  20
  3.2 热成像系统的基本技术参数  20-22
    3.2.1 光学系统的通光孔径和焦距  20
    3.2.2 瞬时视场  20-21
    3.2.3 总视场  21
    3.2.4 帧周期和帧频  21
    3.2.5 扫描效率  21
    3.2.6 驻留时间  21-22
    3.2.7 等效噪声带宽  22
  3.3 红外热成像探测器及其主要特性参量  22-25
    3.3.1 响应度  23
    3.3.2 噪声等效功率  23-24
    3.3.3 探测度和归一化探测度  24
    3.3.4 探测器光谱特性  24-25
  3.4 噪声等效温差（NETD）  25-31
    3.4.1 噪声等效温差定义  25-26
    3.4.2 噪声等效温差表达式的推导  26-31
  3.5 调制传递函数（MTF）  31-33
    3.5.1 光学系统调制传递函数  31-32
    3.5.2 探测器的传递函数  32
    3.5.3 电子线路的传递函数  32-33
  3.6 最小可分辨温差（MRTD）  33-34
  3.7 本章小结  34-35
第四章红外在大气中的传输特性  35-45
  4.1 红外辐射在大气中的传输  35-36
  4.2 大气对红外辐射衰减  36-44
    4.2.1 大气对红外辐射吸收衰减  36-42
    4.2.2 大气散射衰减  42-43
    4.2.3 与气象条件有关的衰减  43-44
  4.3 本章小结  44-45
第五章红外探测系统的作用距离  45-53
  5.1 点目标的作用距离  45-49
    5.1.1 作用距离的推导  45-47
    5.1.2 计算与分析  47-49
  5.2 扩展源目标作用距离  49-51
  5.3 实例计算与对比  51-52
  5.4 本章总结  52-53
总结  53-54
致谢  54-55
参考文献  55-57
在学期间发表的论文  57

红外系统作用距离与影响关系因素的研究

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