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随着红外热像仪在军事、医疗和工业等领域的广泛应用,对热像仪性能评估也变得越来越重要。评价热像仪性能的重要方法之一是采取有效的测试手段对系统主要参数进行测试。其中噪声等效温差作为表征热像仪热灵敏特性的参数,已经成为衡量热像仪特性的关键参数之一。围绕噪声等效温差NETD的建模、仿真分析及测试方法也成为世界各国研究热像仪特性的热点问题之一。近年来与红外探测器相关的技术日趋成熟,新型焦平面热像仪逐渐替代传统的扫描型热像仪。红外焦平面热像仪由于引入了新工艺和新技术,使得影响系统热灵敏特性的噪声发生明显的变化。评估方法及噪声等效温差NETD模型也随之改变。在此背景下,本课题展开对红外热像仪噪声等效温差NETD测试技术的研究具有重要的意义。本课题主要围绕以下工作展开:
在研究国内外文献和详细的理论基础上,分析最具代表性的噪声等效温差方程并指出各方程间内在联系和异同,最终确立了各种不同类型热像仪的噪声等效温差数学模型。
基于三维噪声模型分析噪声的基本思想,提出了从时间和空间角度研究热像仪的噪声特性,给出了噪声等效温差的测试方法。通过SBIR开发的高端热像仪测试系统对具体的热像仪进行测试。对噪声等效温差进行了仿真界面设计,可以对从目标、大气、热像仪、电路等各个环节中影响噪声等效温差的各种因素进行初步定量计算和分析评价。
深入研究和探讨了测试过程中,影响噪声等效温差准确度的重要因素。详细分析了热像仪测试装置工作距离的选取对热像仪实际接受辐射能量的影响。
结合SBIR高端热像仪测试系统,采用基于误差溯源的不确定度评定方法,将测试系统不确定度追溯到测试系统内部产生不确定度的各个元件,分析归纳不确定度来源,得出目标温度为293K时,噪声等效温差的测试不确定度约为2.70%,相对扩展不确定度为6.0%,验证了噪声等效温差测试结果的稳定性。