Основы тепловидения

Купить бумажную книгу и читать

Название: Основы тепловидения

Автор: В.В. Коротаев, Г.С. Мельников, С.В. Михеев и др.

Издательство: НИУ ИТМО

Год: 2012

Страниц: 122

Формат: PDF

Размер: 7.3 Мб

Язык: русский

В учебном пособии излагаются основы тепловидения и принципы создания тепловизионных приборов. Кратко описаны все основные процессы, происходящие в системах тепловидения: принципы генерирования собственного теплового излучения нагретых тел, вклад в суммарное тепловое излучение, рассматриваются материалы, применяемые в ИК технике, приёмники излучения, методы и приёмы выделения ИК сигналов из шумов и основные принципы обработки формируемых тепловизорами изображений, особенности зрительного восприятия тепловизионных изображений и пути создания цветовых изображений, близких по восприятию к изображениям видимого диапазона спектра электромагнитных колебаний.

Учебное пособие предназначено для студентов по направлению подготовки бакалавров и магистров 200400 – «Оптотехника» и по специальности 200401 - "Электронные и оптико-электронные приборы и системы специального назначения".

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ .................................................................................................... 3

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ ......................... 5

ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................... 8

1. Тепловидение .................................................................................................... 9

1.1 Термины и определения по ГОСТ Р 8.619-2006........................................... 9

1.2 Общие положения ........................................................................................ 10

1.3 Применение тепловидения .......................................................................... 12

1.3.1 Некоторые применения тепловизионных устройств в военном деле и промышленности......... 13

1.3.2 Тепловое излучение. Теоретические расчёты. ИК материалы ............... 14

1.4 Прохождение излучения через атмосферу.................................................. 17

1.4.1 Влияние гидрометеоров ............................................................................ 19

1.4 – График затухания излучения в тумане и дожде ...................................... 19

1.4.2 Концепция комплексирования тепловизионных каналов....................... 21

1.5 ИК материалы............................................................................................... 22

1.5.1 Основные положения ................................................................................ 22

1.5.2 Выбор оптических материалов для приборов ракетной техники ........... 25

1.5.3 Выбор оптических материалов для комплексированных систем ИК и ТГЦ каналов формирования изображений ........... 28

1.6 ИК приёмники излучения ............................................................................ 29

1.7 Общая оценка и расчёты.............................................................................. 34

1.7.1 Расчёты коэффициента эффективности в зависимости от количества элементов приемников........................ 38

1.7.2 Расчет чувствительности канала ТпВ ...................................................... 41

1.7.3 Выбор спектральных диапазонов в неблагоприятных условиях наблюдения................ 43

1.8 Анализ состояния с разработкой топологии болометрических приемников........................... 45

2. Основы построения тепловизионных систем ................................................ 52

2.1 Общий принцип устройства тепловизоров ................................................. 52

2.2 Типовые схемы тепловизионных систем 0-го, 1-го и 2-го поколений ...... 52

2.2.1 Системы сканирования для ИК радиометров-тепловизоров «замороженного» изображения............ 52

2.2.2 Тракты обработки сигналов тепловизоров первых поколений [27] ....... 61

2.2.3 Системы восстановления постоянной составляющей сигнала ............... 67

2.2.4 Системы цифровой регистрации и отображения информации............... 68

2.3 Тепловизоры 3-го поколения....................................................................... 71

2.3.1 Модульные блоки формирования сигналов ТпВ III-го поколения......... 72

2.3.2 Выбор микросхем согласования чувствительных элементов матричного QWIP с АЦП .............. 73

3. Нанотехнологии в тепловидении ................................................................... 78

3.1 Квантовые структуры................................................................................... 78

3.2 Укладывая атомы ......................................................................................... 79

3.3 Квантовые ямы ............................................................................................. 80

3.4 Структуры с одномерным электронным газом (квантовые нити)............. 80

3.5 Структуры с нуль-мерным электронным газом (квантовые точки) .......... 81

3.6 Сверхрешетки ............................................................................................... 83

3.7 Матричные QWIP. Последние разработки ................................................. 85

4. Современное состояние развития тепловизионных систем.......................... 86

4.1 Матричные тепловизоры ............................................................................. 89

4.1.1 Многоканальная тепловизионная система для сверхдальнего обнаружения фирмы FLIR ......................... 89

4.2 Перспективы развития и применения ТПС ................................................ 91

4.2.1 Комплексированные системы совмещения ТпВ изображений............... 91

4.2.2 Комплексированная система совмещения ИК и ТГЦ изображений ...... 96

4.2.3 Выбор матрицы чувствительных элементов для построения комплексированной системы ИК и субмиллиметрового видения .................. 97

4.2.4 Обоснование построения нового класса тепловизионных систем ....... 100

4.2.5 Выводы..................................................................................................... 102

5. Экспериментальные данные по фоно-целевым характеристикам в ИК области спектра ..................... 103

5.1 Реально наблюдаемые контрасты морских объектов............................... 103

5.2 Наземные объекты наблюдения ................................................................ 104

5.3 Промышленные и жилые объекты ............................................................ 104

5.4 Воздушные объекты................................................................................... 105

5.5 Объекты типа «Танк»................................................................................. 106

5.6 Цели типа «Ангары» .................................................................................. 107

5.7 Неблагоприятные условия наблюдения.................................................... 107

5.8 Основные задачи по подъёму тепловизионного приборостроения......... 108

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ........................................ 109