红外系统

第1章 绪论 1 1.1 红外系统的基本组成 1 1.2 红外系统的分类 2 1.2.1 主动式红外系统和被动式红外系统 2 1.2.2 红外探测系统和红外成像系统 3 1.2.3 红外系统的功能特征 4 1.3 红外系统的基本特点 4 1.4 红外系统的应用 4 本章参考文献 6 第2章 红外光学系统 7 2.1 红外光学系统的功能和特点 7 2.1.1 红外光学系统的功能 7 2.1.2 红外光学系统的特点 7 2.1.3 红外光学系统的设计原则 8 2.2 光学系统的主要参数 8 2.2.1 光阑 8 2.2.2 焦距 10 2.2.3 相对孔径和F/数 10 2.2.4 视场和视场角 11 2.2.5 光学增益 13 2.2.6 *小弥散圆斑和衍射斑 13 2.2.7 焦深和景深 14 2.3 常用红外光学系统 14 2.3.1 反射式物镜 14 2.3.2 折-反射系统 19 2.3.3 折射式系统 22 2.4 辅助光学系统 23 2.4.1 场镜 23 2.4.2 光锥 25 2.4.3 浸没透镜 28 2.4.4 整流罩和窗口 30 本章参考文献 31 第3章 红外探测器 32 3.1 红外探测器的分类 32 3.1.1 热探测器 32 3.1.2 光子探测器 34 3.1.3 辐射场探测器 35 3.1.4 热探测器与光子探测器的比较 35 3.2 红外探测器的性能参数 36 3.2.1 主要工作条件 36 3.2.2 主要性能参数 37 3.2.3 多元及焦平面探测器的品质参数 44 3.3 噪声源 48 3.3.1 探测器中的噪声 48 3.3.2 背景的辐射噪声 51 3.3.3 放大器噪声 53 3.4 红外探测器制冷器 53 3.4.1 微型制冷器的性能 53 3.4.2 典型微型制冷器 54 3.5 典型的红外探测器 57 3.5.1 热探测器 59 3.5.2 光子探测器 65 本章参考文献 85 第4章 信息检测与信号处理 86 4.1 噪声和信号分析 86 4.1.1 噪声分析 86 4.1.2 信号分析 90 4.2 信号检测 101 4.2.1 单次脉冲检测 101 4.2.2 积累检测 103 4.2.3 相关检测 105 4.2.4 多元检测 108 4.3 信号处理 111 4.3.1 低噪声前置放大器 111 4.3.2 系统的工作带宽 114 4.3.3 滤波 115 4.3.4 直流的隔除与恢复 121 4.3.5 测温信号处理 123 4.3.6 自动增益控制 124 4.3.7 多路传输和延时 126 4.3.8 相位检波 128 4.3.9 抽样 130 4.3.10 彩色合成 132 本章参考文献 133 第5章 辐射测温系统 134 5.1 概述 134 5.2 辐射测温仪的基本构成和工作原理 135 5.2.1 辐射测温仪的基本构成 135 5.2.2 辐射测温仪的工作原理 138 5.3 亮度温度及亮度法测温仪 141 5.3.1 亮度温度的定义和测温仪定标 141 5.3.2 亮温与物体真温的关系 142 5.3.3 亮度法的性能 143 5.3.4 有效波长 143 5.3.5 典型亮度法测温仪 146 5.4 辐射温度及全辐射测温仪 151 5.4.1 辐射温度的定义和测温仪定标 152 5.4.2 辐射温度与真温的关系 152 5.4.3 全辐射测温仪的性能 152 5.4.4 典型全辐射测温仪 153 5.5 比色温度及比色测温仪 154 5.5.1 比色温度的定义和测温仪定标 154 5.5.2 比色温度与真温的关系 155 5.5.3 测温仪的性能 157 5.5.4 典型比色测温仪 157 5.6 三种辐射测温方法的比较 161 5.7 多光谱辐射测温法 163 5.7.1 多波长辐射测温法数学模型 164 5.7.2 典型多波长辐射测温仪 166 本章参考文献 169 第6章 红外方位探测系统 170 6.1 方位探测系统的基本组成 170 6.1.1 性能要求 170 6.1.2 影响因素 171 6.2 调制盘方位探测系统 171 6.2.1 调制盘的基本概念 172 6.2.2 调制盘的工作原理 173 6.2.3 方位信号处理 191 6.3 十字叉探测系统 198 6.3.1 十字叉探测系统的基本构成 198 6.3.2 十字叉探测系统的时域特征及方位信息提取 199 6.3.3 四元红外探测系统视场分析 206 6.3.4 L型方位探测系统 209 6.4 扫描探测系统 210 6.4.1 扫描系统结构简介 210 6.4.2 扫描信号的形式 212 6.4.3 目标信号的形式 214 6.4.4 基准信号的形式 216 6.4.5 方位信息的提取 218 6.4.6 提高扫描探测系统精度的方法 219 6.5 玫瑰扫描探测系统 221 6.5.1 玫瑰扫描的基本概念 221 6.5.2 玫瑰扫描的瞬时视场与整体视场 224 6.5.3 典型玫瑰扫描探测系统 226 本章参考文献 234 第7章 红外成像系统 236 7.1 红外成像系统的基本构成与分类 236 7.1.1 红外成像系统的基本构成 236 7.1.2 红外成像系统的分类 237 7.2 红外成像系统的基本参数 242 7.3 光机扫描红外成像系统 243 7.3.1 基本扫描方式 243 7.3.2 光机扫描器 245 7.3.3 几种常用的光机扫描方案 251 7.3.4 多元探测器的扫描方式 254 7.4 凝视型红外成像系统 258 7.5 红外成像系统的综合性能参数 260 7.5.1 分辨率参数 261 7.5.2 响应参数 295 7.5.3 噪声参数 310 7.5.4 主观图像质量参数 324 7.5.5 几何参数 337 7.5.6 准确度参数 338 7.6 红外成像系统的作用距离估算 356 7.6.1 对点源目标的作用距离 356 7.6.2 对面源目标的作用距离 358 7.6.3 红外成像系统典型性能模型 364 本章参考文献 366 第8章 光谱成像系统 368 8.1 光谱成像仪的分类 368 8.2 光谱成像仪的基本性能参数 372 8.2.1 光谱成像数据的表达 373 8.2.2 光谱成像仪的主要性能参数 374 8.3 直接分光型光谱成像仪 375 8.3.1 色散型光谱成像仪 376 8.3.2 滤光片型光谱成像仪 380 8.4 傅里叶变换型光谱成像仪 390 8.4.1 时间调制型光谱成像仪 391 8.4.2 空间调制型光谱成像仪 404 8.4.3 时空联合调制型光谱成像仪 409 8.4.4 空间调制型与时空联合调制型光谱成像仪的比较 412 8.5 计算成像型光谱成像仪 412 8.5.1 基于微透镜阵列的光谱光场成像技术 413 8.5.2 基于编码模板的光谱成像仪 426 本章参考文献 453