在大多數情況下,相對于可見光而言,紅外目標為低對比度的弱目標;紅外光學零件的剩余反射率也比可見光大的多,因此紅外光學系統的自身抗干擾能力很低,紅外系統對溫度分辨率的要求越來越高,通常都要求對0.1℃以下物體的細小溫差進行分辨。要使紅外系統在惡劣環境條件下始終獲得穩定清晰的圖像,除了電子學盡可能降低噪聲外,光學系統往往要采取多種措施來抑制和降低這些干擾。
光學系統的三維光路圖示
紅外探測器所接收到的輻射主要由三部分組成:
①目標輻射;
②直接到達探測器的內部輻射;
③通過透鏡表面的反射到達探測器的內部輻射,這其中包括鏡筒的熱輻射與探測器自身的冷輻射,即一次冷反射像(Narcissus)。對于具有內置掃描器的紅外光學系統,這些內部輻射都將對圖像造成致命的干擾,產生固有的圖像缺陷。
下面將介紹紅外光學系統抗干擾的主要方法:
1.高的冷光闌效率
紅外系統的內部輻射往往要比目標輻射強的多,尤其在高溫的環境下,如不考慮冷光闌效率,熱圖像隨著溫度的升高很快變白,甚至使探測器飽和,降低紅外系統的動態使用范圍,相關的實驗證明:不考慮冷光闌效率,紅外系統無法在環境溫度條件高于50℃的情況下正常工作。
2.輔助光學系統
利用發射率很低的反射面,合理設計曲率,使冷反射散焦,同時使內部熱輻射散射無法進入探測器。
3.減小光學掃描噪聲
在整個掃描視場中,由于系統的漸暈和光束移動而造成接收能量的變化,從而以交變噪聲的形式出現,對圖像產生干擾,所以具有內置掃描器的紅外光學系統應是無漸暈的,同時盡可能減小光束的移動。
4.光學零件的高效增透
相對目標的輻射而言,光學零件1%的剩余反射對紅外圖像的干擾都是非常明顯的。好的鍍膜技術對于提高號外圖像質量是相當關鍵的,它使紅外光學系統的設計變的簡單。
5.改變透鏡曲率
使任意光學表面的冷反射像相對于冷的探測器明顯散焦,來減小冷像的強度,同時使內部熱輻射盡可能少的進入探測器;這種辦法往往是以犧牲光學系統的其他性能為代價的。
6.濾除冷像
利用冷像和景物像的光譜特性的不同,合理使用濾光片,可以減小冷像的強度而對景物像沒有什么影響。
審核編輯:彭菁
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原文標題:紅外光學系統的抗干擾方法
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