紅外光學(xué)系統(tǒng)抗干擾的主要方法

在大多數(shù)情況下，相對(duì)于可見光而言，紅外目標(biāo)為低對(duì)比度的弱目標(biāo)；紅外光學(xué)零件的剩余反射率也比可見光大的多，因此紅外光學(xué)系統(tǒng)的自身抗干擾能力很低，紅外系統(tǒng)對(duì)溫度分辨率的要求越來越高，通常都要求對(duì)0.1℃以下物體的細(xì)小溫差進(jìn)行分辨。要使紅外系統(tǒng)在惡劣環(huán)境條件下始終獲得穩(wěn)定清晰的圖像，除了電子學(xué)盡可能降低噪聲外，光學(xué)系統(tǒng)往往要采取多種措施來抑制和降低這些干擾。

光學(xué)系統(tǒng)的三維光路圖示

紅外探測(cè)器所接收到的輻射主要由三部分組成：

①目標(biāo)輻射；

②直接到達(dá)探測(cè)器的內(nèi)部輻射；

③通過透鏡表面的反射到達(dá)探測(cè)器的內(nèi)部輻射，這其中包括鏡筒的熱輻射與探測(cè)器自身的冷輻射，即一次冷反射像(Narcissus)。對(duì)于具有內(nèi)置掃描器的紅外光學(xué)系統(tǒng)，這些內(nèi)部輻射都將對(duì)圖像造成致命的干擾，產(chǎn)生固有的圖像缺陷。

下面將介紹紅外光學(xué)系統(tǒng)抗干擾的主要方法：

1.高的冷光闌效率

紅外系統(tǒng)的內(nèi)部輻射往往要比目標(biāo)輻射強(qiáng)的多，尤其在高溫的環(huán)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(cè)器飽和，降低紅外系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)使用范圍，相關(guān)的實(shí)驗(yàn)證明：不考慮冷光闌效率，紅外系統(tǒng)無法在環(huán)境溫度條件高于50℃的情況下正常工作。

2.輔助光學(xué)系統(tǒng)

利用發(fā)射率很低的反射面，合理設(shè)計(jì)曲率，使冷反射散焦，同時(shí)使內(nèi)部熱輻射散射無法進(jìn)入探測(cè)器。

3.減小光學(xué)掃描噪聲

在整個(gè)掃描視場(chǎng)中，由于系統(tǒng)的漸暈和光束移動(dòng)而造成接收能量的變化，從而以交變?cè)肼暤男问匠霈F(xiàn)，對(duì)圖像產(chǎn)生干擾，所以具有內(nèi)置掃描器的紅外光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)是無漸暈的，同時(shí)盡可能減小光束的移動(dòng)。

4.光學(xué)零件的高效增透

相對(duì)目標(biāo)的輻射而言，光學(xué)零件1%的剩余反射對(duì)紅外圖像的干擾都是非常明顯的。好的鍍膜技術(shù)對(duì)于提高號(hào)外圖像質(zhì)量是相當(dāng)關(guān)鍵的，它使紅外光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變的簡(jiǎn)單。

5.改變透鏡曲率

使任意光學(xué)表面的冷反射像相對(duì)于冷的探測(cè)器明顯散焦，來減小冷像的強(qiáng)度，同時(shí)使內(nèi)部熱輻射盡可能少的進(jìn)入探測(cè)器；這種辦法往往是以犧牲光學(xué)系統(tǒng)的其他性能為代價(jià)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(qiáng)度而對(duì)景物像沒有什么影響。

審核編輯：彭菁