红外焦平面成像系统性能测试与分析(2)
结论 . 36
致 谢 .. 37
参考文献 38
1 绪论
1.1 本课题研究背景和意义
由于所有物体都发射红外辐射，从上世纪三四十年代起，人们开始研制用于观察
景物并将热图像转换成可见光图像的红外成像系统。
红外技术有 4 大优点:（1）环境适应性优于可见光,尤其是在夜间和恶劣天候下
的工作能力;（2）隐蔽性好,一般都是被动接收目标的信号,比雷达和激光探测安全且
保密性强,不易被干扰;（3）由于是靠目标和背景之间的温差和发射率差形成的红外
辐射特性进行探测,因而识别伪装目标的能力优于可见光;（4）与雷达系统相比,红外
系统的体积小,重量轻,功耗低,特别适用于“发射后不管”的精确制导武器。
当今,红外技术的发展已经有了革命性的变化,最重要的进步表现在:（1）探测器
的光谱响应从短波扩展到长波;（2）探测器从单元发展到多元、从多元发展到焦平面;
（3）发展了种类繁多的探测器和系统;（4）从单波段探测向多波段探测发展。 （5）
从室温探测器发展到制冷型探测器,再从制冷型探测器发展到室温探测器。 （6）从简
单的信息处理技术发展到功能复杂而强大的信息处理技术。这使红外技术从过去的战
术地位发展到今天的战略地位,从过去局部的、少数的应用发展到今天全面的、大规
模的应用。
红外技术已经在很多方面造福人类。随之而来的对红外热成像系统的性能评价工
作也显现出重要性，如何满足用户的实际需要，提供一系列表征系统性能的参数，以
适应总体性能评价需要；准确评估成像系统性能、指导研制部门生产出满足用户需求
的产品，对需要的产品的主要技术参数提出明确的指标要求，成为性能参数测试与质
量评估技术工作的首要目的。
目前，国外对热像仪实验室测试的性能参数多达十吹冰七项。我国在通用规范中确
定测试 17 个参数。在这 17 项参数中，常用的有最小可分辨温差（MRTD）、最小可探
测温差（MDTD）、调制传递函数（MTF）、噪声等效温差（NETD）等。
1.2 本课题的主要研究工作
本课题主要研究的是对FLIR 器件的主要性能参数进行测试，对测试数据进行比
较分析，给出结论。通过下列几步来研究： (1) 熟练掌握辐射理论与成像系统的基本组成及主要特点
(2) 掌握红外焦平面系统的结构及成像原理
(3) 熟悉红外焦平面测试系统的主要功能及测试原理
(4) 完成主要参数测试，并给出结论报告
2 红外焦平面成像系统原理与性能评价
2.1 红外焦平面成像系统原理
目前的热成像系统可分为两种类型：光机扫描型和非扫描型。
下面以扫描型热成像系统为例，说明红外焦平面成像系统原理。
光机扫描型热成像系统单元探测器依次扫过景物的各部分，将景物发射的红外辐
射收集起来，经过光谱滤波之后，将景物的辐射通量分布会聚成像到光学系统焦面上，
即探测器光敏面上。光机扫描器包括两个扫描镜组，一个作垂直扫描，一个作水平扫
描。扫描器位于聚焦光学系统和探测器之间。当扫描器工作时，从景物到达探测器的
光束随之移动，在物空间扫出像电视一样的光栅。当扫描器以电视光栅形式将探测器
扫过景物时，探测器逐点接收景物的辐射并转换成相应的电信号。或者说，光机扫描
器构成的景物图像依次扫过探测器，探测器依次把景物各部分的红外辐射转换成电信
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