红外焦平面成像技术的军事应用与发展

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1、总第184期2009年第10期舰船电子工程ShipElectronicEngineeringVol.29No.1021　　　红外焦平面成像技术的军事应用与发展3石永山海军驻锦州地区军事代表室　锦州　121000摘　要　国外红外焦平面成像技术在现代战争中发挥着越来越重要的作用。文章介绍了红外焦平面成像技术的发展历程以及装备的研制、改进情况指出了在现代战争中发展红外焦平面成像技术的优势和重要性重点探讨了几种红外焦平面成像技术的性能及其特点最后论述了红外焦平面成像技术的发展动向与分析。关键词　红外焦平面成像技术发展趋势中图分类号　TN97Applicationand

2、theDevelopmentoftheAbroadInfraredStealthTechnologyShiYongshanMilitaryRepresentativeOfficeofNavyinJinzhouJinzhou　121000Abstract　Theabroadinfraredfocalplaneimagingtechnologyplaymoreandmorerolesinthewartoday.Theprocessofdevelopmentoftheinfraredfocalplaneimagingtechnologyandequipmentsin

3、allcountriesovertheworldanditsmodificationaredescribed.Thetechniqueperformanceandpropertiesofseveralinfraredfocalplaneimagingtechnologyseekersareana2lyzedanddevelopmenttrendandanalysisoftheinfraredfocalplaneimagingtechnologyarediscussed.Keywords　infraredfocalplaneimagingtechnologyde

4、velopmenttrendClassNumber　TN971　引言红外焦平面成像技术是一种可探测目标的红外辐射并能通过光电转换、电信号处理等手段将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的设备是集光、机、电等尖端技术于一体的高科技产品。因其具有较强的抗干扰能力隐蔽性能好、跟踪、制导精度高等优点在军事领域获得了广泛的应用。本文就红外焦平面成像技术、军事应用、发展动向、发展分析等作进一步的研究和探讨1。2　红外焦平面成像技术2.1　原理红外焦平面探测器的焦平面上排列着感光元件阵列从无限远处发射的红外线经过光学系统成像在系统焦平面的这些感光元件上探测器将接受到光信号转

5、换为电信号并进行积分放大、采样保持通过输出缓冲和多路传输系统最终送达监视系统形成图像2。2.2　分类1按制冷方式划分红外焦平面阵列可分为制冷型和非制冷型。制冷型红外焦平面目前主要采用杜瓦瓶/快速起动节流致冷器集成体和杜瓦瓶/斯特林循环致冷器集成体。由于背景温度与探测温度之间的对比度将决定探测器的理想分辨率所以为了提高探测仪的精度就必须大幅度的降低背景温度。当前制冷型的探测器其探测率达到103收稿日期:2009年6月18日修回日期:2009年7月12日作者简介:石永山男高级工程师研究方向:电子装备技术。22　　　石永山:红外焦平面成像技术的军事应用与发展总第18

6、4期1011cmHz1/2W-1而非制冷型的探测器为10109cmHz1/2W-1相差为两个数量级。不仅如此它们的其他性能也有很大的差别前者的响应速度是微秒级而后者是毫秒级。2按光辐射与物质相互作用原理划分红外探测器可分为光子探测器与热探测器两大类。光子探测器是基于光子与物质相互作用所引起的光电效应为原理的一类探测器包括光电子发射探测器和半导体光电探测器其特点是探测灵敏度高、响应速度快、对波长的探测选择性敏感但光子探测器一般工作在较低的环境温度下需要致冷器件。3按成像方式划分。红外焦平面阵列分为扫描型和凝视型两种其区别在于扫描型一般采用时间延迟积分TDI技术采

7、用串行方式对电信号进行读取凝视型式则利用了二维形成一张图像无需延迟积分采用并行方式对电信号进行读取。凝视型成像速度比扫描型成像速度快但是其需要的成本高电路也很复杂。4按波长划分。由于运用卫星及其它空间工具通过大气层对地球表面目标进行探测只有穿过大气层的红外线才会被探测到。人们发现了三个重要的大气窗口:1μm3μm的短波红外、3μm5μm的中波红外、8μm14μm的长波红外由此产生三种不同波长的探测器。2.3　特点1高像素分辨率。红外焦平面阵列像素分辨率极高例如:640×480、1024×1024、2048×2048元的凝视阵列PtSi、InSb和HgCdTe与

8、GaAlAs阵列分辨率为320×240