第一代紅外熱像技術(shù)
熱成像技術(shù)的發(fā)展始于上世紀(jì)50年代,起初只能研制出基于單元器件的熱像儀,場頻較低,只限于小范圍應(yīng)用。直到20世紀(jì)70年代中長波碲鎘汞(MCT)材料與光導(dǎo)型多元線列器件工藝成熟之后,熱像儀才開始大量生產(chǎn)并裝備軍隊。熱像儀的種類繁多,可大致分為二類:一類是通用組件化的熱像儀;另一類是按特殊要求設(shè)計的熱像儀。
美國發(fā)展的是60元、120元與180元光導(dǎo)線列器件并掃的通用組件化熱成像體制。它們的幀頻與電視兼容,也是隔行掃描制,每場只有60行、120 行和 180行,并分別由同步掃描的60元、120元和180元發(fā)光二極管對應(yīng)地顯示每幀的圖像。在歐洲,以英國的熱像儀為代表采用了串并掃體制。它以掃積型光導(dǎo)MCT探測器為基礎(chǔ)構(gòu)成了英國的第二類通用組件熱像儀。這是一種完全電視兼容、分辨率與普通電視相同的熱像儀。不論串掃、并掃或串并掃體制的熱像儀都需要光機掃描。因此,此類熱像儀統(tǒng)稱為第一代熱像儀。
第二代紅外熱像技術(shù)
最近,正在大力發(fā)展不用光機掃描而用紅外焦平面陣列(IRFPA)器件成像的熱像儀。由于去掉了光機掃描,這種用大規(guī)模焦平面成像的傳感器被稱為凝視傳感器。它的體積小、重量輕、可靠性高。在俯仰方向可有數(shù)百元以上的探測器陣列,可得到更大張角的視場,還可采用特殊的掃描機構(gòu),用比通用熱像儀慢得多的掃描速度完成360。全方位掃描以保持高靈敏度。這類器件主要包括InSb IRFPA、HgCdTeIRFPA、SBDFPA、非制冷IRFPA和多量子阱IRFPA等。此類熱像儀被稱為第二代熱像儀。
第三代紅外熱像技術(shù)
第三代紅外熱像技術(shù)采用的紅外焦平面探測器單元數(shù)已達到320x240元或更高(即105-106),其性能提高了近3個數(shù)量級。目前,3μm-5μm焦平面探測器的單元靈敏度又比8μm-14μm探測器高2~3倍左右。因而,基于320x240元的中波與長波熱像儀的總體性能指標(biāo)相差不大,所以3μm- 5μm焦平面探測器在第三代焦平面熱成像技術(shù)中格外的重要。從長遠看,高量子效率、高靈敏度、覆蓋中波和長波的HgCdTe焦平面探測器仍是焦平面器件發(fā)展的首選。
紅外技術(shù)的發(fā)展趨勢
紅外技術(shù)的發(fā)展以紅外探測器的發(fā)展為標(biāo)志,可以從紅外探測器的發(fā)展來推斷其發(fā)展趨勢。
(1)紅外焦平面器件發(fā)展到高密度、快響應(yīng)、元數(shù)達到106—10。元以上的大規(guī)模集成器件,由二維向三維多層次結(jié)構(gòu)發(fā)展,在應(yīng)用上就可以實現(xiàn)高清晰度熱像儀,極大地縮小整機體積,增強功能。
(2)雙色、多色紅外器件的發(fā)展使整機可同時實現(xiàn)不同波長的多光譜成像探測,成倍擴大系統(tǒng)信息量,成為目標(biāo)識別和光電對抗的有效手段。
(3)探測器在焦平面上實現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能,按程序進行邏輯處理,使紅外整機實現(xiàn)智能化。
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