一种中短波宽波段红外热像仪制造技术

本发明专利技术涉及一种中短波宽波段红外热像仪，目标景物的热辐射，经过光窗模块和成像光学模块会聚在探测器模块中短波宽波段探测器的焦平面上；探测器模块和信号处理模块完成光电转换和信号处理，输出的DVI视频经A818模块将视频转换成A818格式后，输出供操作人员观察成像视频；接口与控制模块控制非均匀校正机构切入切出光路，同时控制光窗模块加热以实现光窗除冰防雾功能；七片不同材料和不同焦度的透镜，在‑40℃～+60℃的环境温度范围内被动消热差，波长范围为1.3μm～5.1μm，覆盖了中波波段和短波波段；光窗模块安装加热带和温度传感器，实现防结冰功能。

【技术实现步骤摘要】
一种中短波宽波段红外热像仪
本专利技术属于红外热像仪，涉及一种中短波宽波段红外热像仪，特别是一种中短波宽波段制冷型红外热像仪，响应波段为1.3～4.8μm。
技术介绍
所有物体都反射环境中普遍存在的短波红外辐射，因此短波红外辐射通量分布的图像可复现景物表面反射率差所形成的可见光图像的大部分细节。而且夜天光的大部分能量集中在短波红外波段，特别是在晴朗星空的夜间，短波红外辐射亮度随波长增加，并远超过可见光的亮度。由于其独特的昼夜成像性能，高分辨短波成像的需求越来越多。传统的红外热像仪仅能接收场景内中/长波红外辐射，谱段单一，无法适应在复杂环境对多类型目标的探测。
技术实现思路
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种中短波宽波段红外热像仪，能满足中短波宽波段成像、雷电防护要求、具备电源冗余设计、光窗防结冰功能的高分辨率高可靠性制冷型红外热像仪。技术方案一种中短波宽波段红外热像仪，其特征在于包括光窗模块、成像光学模块、探测器模块、信号处理模块、A818模块、接口与控制模块、雷电防护模块、电源模块、非均匀校正机构和光机结构模块；目标景物的热辐射，经过光窗模块和成像光学模块会聚在探测器模块中短波宽波段探测器的焦平面上；探测器模块和信号处理模块完成光电转换和信号处理，输出的DVI视频经A818模块将视频转换成A818格式后，输出供操作人员观察成像视频；接口与控制模块控制非均匀校正机构切入切出光路，同时控制光窗模块加热以实现光窗除冰防雾功能；所述光窗模块安装加热带和温度传感器，在接口与控制模块控制下，当光窗表面温度低于+4℃±2℃时，开启光窗加热，当光窗表面温度高于+35℃±2℃时，停止光窗加热。所述成像光学模块F数为2，采用直筒型一次成像系统构型，包括七片不同材料和不同焦度的透镜，在-40℃～+60℃的环境温度范围内被动消热差，波长范围为1.3μm～5.1μm，覆盖了中波波段和短波波段；按照光路依次为：第一负光焦度透镜1、第一正光焦度透镜2、第二正光焦度透镜3、第二负光焦度透镜4、第三正光焦度透镜5、第三负光焦度透镜6和第四正光焦度透镜7；所述第一负光焦度透镜1和第三正光焦度透镜5采用硫化锌材料；所述采用第一正光焦度透镜2氟化钡材料；所述第二正光焦度透镜3和第三负光焦度透镜6采用硅材料；所述第二负光焦度透镜4采用氟化钙材料；所述第四正光焦度透镜7采用硒化锌材料。所述探测器模块采用中短波宽波段制冷型探测器，响应波段为1.3μm～4.8μm，像素为640×512。所述雷电防护模块满足A4J4L4雷电防护等级。所述电源模块为供电和备份供电及自动切换，两路电源均为28V直流电源输入，当28VDC主供电电源的电压低于22V±0.3V时，模块需要切换为备份供电电源进行供电，当28VDC主供电电源的电压恢复为26.5V±0.3V时，模块需要从备份供电电源切换为主供电电源，当备份电源低于22V±0.3V时而主电源大于22V±0.3V且没有恢复到26.5V±0.3V时，模块仍然需要切换为主电源。有益效果本专利技术提出的一种中短波宽波段红外热像仪，由光窗模块、成像光学模块、探测器模块、信号处理模块、A818模块、接口与控制模块、雷电防护模块、电源模块、非均匀校正机构、光机结构模块等部分组成。该热像仪探测器模块采用中短波宽波段制冷型探测器，响应波段为1.3μm～4.8μm，像素为640×512；光学系统F数为2，采用选择合适的光学材料，通过光学材料折射率温度变化及光学材料的热膨胀变化与结构材料热膨胀变化相互抵消，实现宽温度范围被动无热化设计；光窗模块采用柔性密封连接结构设计方式，保障光窗固定飞机蒙皮上，光机结构模块可实现方位、俯仰、横滚3个方向角度调整需要，同时不能影响光窗模块和光机结构模块间密封性要求；光窗模块安装加热带和温度传感器，实现防结冰功能，当光窗表面温度低于+4℃(±2℃)时，EVS自动开启光窗加热，当光窗表面温度高于+35℃(±2℃)时，EVS自动停止光窗加热；雷电防护模块可将雷电流泄放到地，保护热像仪遭受雷击时不受损坏，满足A4J4L4雷电防护等级；雷电防护模块信号线均通过磁珠进行高频滤波，具有浪涌抑制功能，通过共模电感组成的滤波器进行电源滤波，配合电源模块滤波器组成双重滤波电路；电源模块实现供电和备份供电及自动切换，两路电源均为28V直流电源输入，当28VDC主供电电源的电压低于22V±0.3V时，模块需要切换为备份供电电源进行供电，当28VDC主供电电源的电压恢复为26.5V±0.3V时，模块需要从备份供电电源切换为主供电电源，当备份电源低于22V±0.3V时而主电源大于22V±0.3V且没有恢复到26.5V±0.3V时，模块仍然需要切换为主电源。附图说明图1：红外热像仪组成框图图2：成像光学模块光路图图3：光窗加热控制单元原理框图图4：电源防护结构图图5：电压信号雷电防护结构图图6：离散量信号雷电防护电路具体实施方式现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述：根据附图1所示，我们设计出一种中短波宽波段红外热像仪，它主要光窗模块、成像光学模块、探测器模块、信号处理模块、A818模块、接口与控制模块、雷电防护模块、电源模块、非均匀校正机构、光机结构模块等部分组成。目标景物的热辐射，经过光窗模块和成像光学模块会聚在探测器模块中短波宽波段探测器的焦平面上，通过探测器模块和信号处理模块完成光电转换和信号处理，输出DVI视频，经A818模块将视频转换成A818格式后，输出成像视频，供操作人员观察，接口与控制模块可控制非均匀校正机构切入切出光路，并自动控制光窗模块加热以实现光窗除冰防雾功能。中短波宽波段红外热像仪探测器模块探测器模块采用中短波宽波段制冷型探测器，响应波段为1.3μm～4.8μm，像素为640×512，动态范围为72dB，响应率为1.0×108W/V，像元中心距为15μm×15μm，像元规格为640×512，采用杜瓦制冷机。中短波宽波段红外热像仪采用直筒型一次成像系统构型，成像光学模块由七片透镜组成，在-40℃～+60℃的环境温度范围内被动消热差，波长范围为1.3μm～5.1μm，覆盖了中波波段和短波波段，具体见图2。成像光学模块序号1为第一负光焦度透镜1，采用硫化锌材料，序号2为第一正光焦度透镜2，采用氟化钡材料，序号3为第二正光焦度透镜3，采用硅材料，序号4为第二负光焦度透镜4，采用氟化钙材料，序号5第三正光焦度透镜5，采用硫化锌材料，序号6为第三负光焦度透镜6，采用硅材料，序号第四7正光焦度透镜7，采用硒化锌材料，序号8为探测器光窗平面，采用硅材料，序号9为探测器焦平面。系统的孔径光阑与探测器的冷光阑重合，光学系统镜筒材料采用钛合金材料。该光学系统的具体参数如表1所示。表1中短波宽波段红外热像仪光窗模块采用柔性密封连接结构设计方式，通过密封柔性垫，保障光窗固定飞机蒙皮上，光机结构模块可实现方位、俯仰、横滚3个方向角度调整需要，同时不能影响光窗模块和光机结构模块间密封性要求。中短波宽波段红外热像仪光窗模块安装加热带和温度传感器，实现防结冰功能，当光窗表面温度低于+4℃(±2℃)时，EVS自动开启光窗加热，当光窗表面温度高于+35℃(±2℃)时，EVS自动停止光窗加热。接口与控制模块由非均匀校正本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中短波宽波段红外热像仪，其特征在于包括光窗模块、成像光学模块、探测器模块、信号处理模块、A818模块、接口与控制模块、雷电防护模块、电源模块、非均匀校正机构和光机结构模块；目标景物的热辐射，经过光窗模块和成像光学模块会聚在探测器模块中短波宽波段探测器的焦平面上；探测器模块和信号处理模块完成光电转换和信号处理，输出的DVI视频经A818模块将视频转换成A818格式后，输出供操作人员观察成像视频；接口与控制模块控制非均匀校正机构切入切出光路，同时控制光窗模块加热以实现光窗除冰防雾功能；所述光窗模块安装加热带和温度传感器，在接口与控制模块控制下，当光窗表面温度低于+4℃±2℃时，开启光窗加热，当光窗表面温度高于+35℃±2℃时，停止光窗加热。

【技术特征摘要】
1.一种中短波宽波段红外热像仪，其特征在于包括光窗模块、成像光学模块、探测器模块、信号处理模块、A818模块、接口与控制模块、雷电防护模块、电源模块、非均匀校正机构和光机结构模块；目标景物的热辐射，经过光窗模块和成像光学模块会聚在探测器模块中短波宽波段探测器的焦平面上；探测器模块和信号处理模块完成光电转换和信号处理，输出的DVI视频经A818模块将视频转换成A818格式后，输出供操作人员观察成像视频；接口与控制模块控制非均匀校正机构切入切出光路，同时控制光窗模块加热以实现光窗除冰防雾功能；所述光窗模块安装加热带和温度传感器，在接口与控制模块控制下，当光窗表面温度低于+4℃±2℃时，开启光窗加热，当光窗表面温度高于+35℃±2℃时，停止光窗加热。2.根据权利要求1所述中短波宽波段红外热像仪，其特征在于：所述成像光学模块F数为2，采用直筒型一次成像系统构型，包括七片不同材料和不同焦度的透镜，在-40℃～+60℃的环境温度范围内被动消热差，波长范围为1.3μm～5.1μm，覆盖了中波波段和短波波段；按照光路依次为：第一负光焦度透镜(1)、第一正光焦度透镜(2)、第二正光焦度透镜(3)、第二负光焦度透镜(4)、第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵菲菲，王彦，赵建文，周海舰，朱寅非，赵珩，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所，
类型：发明
国别省市：河南,41