一种大视场成像型日盲紫外探测系统及其实现方法技术方案

本发明专利技术公开了一种大视场的成像型紫外探测系统及其实现方法，包括光学分系统、成像分系统和综合处理控制分系统，解决了当前紫外探测系统无法成像或成像视场小的问题，可用于火灾探测、导航定位等大空间范围的紫外目标探测领域。且该紫外探测系统结构简单，体积小，质量轻，适用于多种平台。

【技术实现步骤摘要】
一种大视场成像型日盲紫外探测系统及其实现方法
本专利技术属于光电探测领域，具体涉及一种大视场的成像型紫外探测系统及其实现方法，易于大空间的紫外目标探测。
技术介绍
随着军民市场对于光电探测能力的需求提升，对于光电探测系统也提出了越来越高的要求，其中，紫外探测相较于红外探测具有灵敏度高、背景干扰少、虚警率低、质量体积小、平台适应性强等优点，受到了广泛的关注，是光电探测领域的重要发展方向。目前，国外使用的紫外探测系统主要应用于军用和民用两个方向，军用方面主要有美军AN/AAR-47、AN/AAR-54(V)、AAR-57、AAR-60、以色列GUITAR-350等，分别安装于F-35、AH-64等飞机上，民用方面主要有Luminar、CoroCAM等，已被广泛应用于电晕放电检测、火灾探测、导航定位、刑事侦查等方向。早期的紫外探测系统主要以概略型紫外探测为主，无法实现成像，如国外的AAR-47、Guitar-320等。而近年来发展的成像型紫外探测系统虽具备成像功能，但是成像视场小，成像距离短，尤其是国内的紫外探测系统，主要还是应用于近距离的电晕放电等小空间环境中，如专利一种用于日盲紫外电晕探测的光学系统，CN201710675618.1。而对于大空间目标探测，尤其是火灾探测、导航定位等，现有的小视场紫外系统难以满足探测需求，亟需发展一种大视场的成像型的紫外探测系统，实现大空间下的紫外探测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种大视场的成像型紫外探测系统及其实现方法，能够同时满足大视场、可成像的使用需求，可以应用于火灾探测、导航定位等大空间环境中，有利于提高紫外探测系统的探测能力。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种大视场的成像型紫外探测系统，其特征在于：包括光学分系统、成像分系统和综合处理控制分系统；所述光学分系统与成像分系统通过螺纹连接，且光学分系统接收的紫外辐射可汇聚于成像分系统的焦平面上，所述成像分系统与所述综合处理控制分系统通过外部线缆连接；光学分系统用于接收大空间范围的紫外辐射；成像分系统对系统接收的紫外辐射进行增益放大并转化为数字图像信号传递至综合处理控制分系统；综合处理分系统与成像分系统连接实现对增益电压、帧频等参数的控制功能，并对成像分系统进行供电及数据交换，实现对目标图像的采集、处理和图像目标提取功能。一种大视场成像型日盲紫外探测系统的实现方法，步骤如下：步骤1、系统上电后，通过综合处理控制分系统调整系统的帧频、增益电压参数；步骤2、光学分系统对外界大视场范围内的紫外辐射进行接收汇聚，使紫外辐射进入成像分系统；步骤3、成像分系统对入射紫外辐射进行增益放大，入射的紫外光子经过“光子——电子——次级电子——光子——电子”的过程，最终由CCD产生二维紫外图像；步骤4、紫外图像经Cameralink线缆传输至综合处理控制分系统，由综合处理控制分系统进行算法处理，在计算机上显示最终图像并提取出紫外目标。本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：（1）本专利技术采用短焦紫外镜头，并搭配光纤光锥与CCD进行耦合，实现了大视场范围的紫外目标成像。（2）本专利技术紫外滤光片集成于成像分系统中，结构简单、体积质量小、适用于多种平台。附图说明图1为本专利技术大视场成像型日盲紫外探测系统的组成示意图。图2为本专利技术大视场成像型日盲紫外探测系统的光学分系统示意图。图3为本专利技术大视场成像型日盲紫外探测系统的成像分系统示意图。图4为本专利技术大视场成像型日盲紫外探测系统的综合处理控制分系统示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。结合图1、图2、图3和图4，对本专利技术进行详细说明。如图1所示，本专利技术提供了一种大视场成像型日盲紫外探测系统，包括光学分系统1、成像分系统2和综合处理控制分系统3。光学分系统1用于接收大空间范围的紫外辐射；成像分系统2与光学分系统1通过螺纹连接，且光学分系统1接收的紫外辐射可汇聚于成像分系统2的焦平面上，所述成像分系统2与所述综合处理控制分系统3通过外部线缆连接。成像分系统2可对系统接收的紫外辐射进行增益放大并转化为数字图像信号传递至综合处理控制分系统3；综合处理分系统3与成像分系统2连接实现对增益电压、帧频等参数的控制功能，并对成像分系统2进行供电及数据交换，实现对目标图像的采集、处理和图像目标提取等功能。如图2所示，本专利技术中光学分系统1采用7片透镜，使用日盲段的镀膜玻璃，可接收90°×90°视场范围内的微弱紫外辐射，共光轴依次设置月牙型负透镜101、双凹透镜102、第一双凸正透镜103、第一月牙型正透镜104、第二双凸正透镜105、第三双凸正透镜106、第二月牙型正透镜107。所述光学分系统1用于对大空间范围内的紫外辐射进行成像汇聚，保证成像系统模块顺利接收到外界的紫外辐射。如图3所示，本专利技术中的成像分系统2包括日盲滤光片201、光电阴极202、微通道板203、荧光屏204、光纤光锥205、CCD206、高压电源207。所述高压电源207分别与光电阴极202、微通道板203、荧光屏204电连接，荧光屏204与CCD206经光纤光锥205耦合连接。日盲滤光片201与光学分系统1共光轴连接，用于接收日盲区的紫外辐射，并对非日盲区的辐射深度截止；光电阴极202接收日盲滤光片201透过的紫外辐射，并通过光电效应产生光电子；光电子经高压电源207产生的高压电场作用下加速进入微通道板203中，并经微通道板203逐级倍增形成大量次级电子；次级电子在高压电源207的高电压作用下，加速后轰击荧光屏204，荧光屏204将次级电子转化为光子，产生图像；光子经光纤光锥205被CCD206接收，生成数字图像。CCD206通过Cameralink线缆将图像输送至综合处理控制分系统3。所述光纤光锥205为前宽后窄形式，保证入射紫外辐射可全部被CCD接收，实现大视场成像探测。如图4所示，本专利技术中综合处理控制分系统3包括计算机301、控制模块302、数据采集模块303、数据处理模块304。其中，计算机301分别与控制模块302、数据采集模块303、数据处理模块304连接，控制模块302根据计算机301的指令，对成像分系统2的帧频、增益电压实施控制；数据采集模块303用于对接收的数字图像进行采集；数据处理模块304用于对采集的图像数据进行处理，检测提取目标。本专利技术具备对大视场范围内的紫外目标进行探测成像，大视场成像型日盲紫外探测系统使用方法步骤如下：步骤1、系统上电后，通过综合处理控制分系统3调整系统的帧频、增益电压参数；步骤2、光学分系统1对外界大视场范围内的紫外辐射进行接收汇聚，使紫外辐射进入成像分系统2；步骤3、成像分系统2对入射紫外辐射进行增益放大，入射的紫外光子经过“光子——电子——次级电子——光子——电子”的过程，最终由CCD产生二维紫外图像；步骤4、紫外图像经Cameralink线缆传输至综合处理控制分系统3，由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大视场的成像型紫外探测系统，其特征在于：包括光学分系统（1）、成像分系统（2）和综合处理控制分系统（3）；所述光学分系统（1）与成像分系统（2）通过螺纹连接，且光学分系统（1）接收的紫外辐射可汇聚于成像分系统（2）的焦平面上，所述成像分系统（2）与所述综合处理控制分系统（3）通过外部线缆连接；光学分系统（1）用于接收大空间范围的紫外辐射；成像分系统（2）对系统接收的紫外辐射进行增益放大并转化为数字图像信号传递至综合处理控制分系统（3）；综合处理分系统（3）与成像分系统（2）连接实现对增益电压、帧频等参数的控制功能，并对成像分系统（2）进行供电及数据交换，实现对目标图像的采集、处理和图像目标提取功能。/n

【技术特征摘要】
1.一种大视场的成像型紫外探测系统，其特征在于：包括光学分系统（1）、成像分系统（2）和综合处理控制分系统（3）；所述光学分系统（1）与成像分系统（2）通过螺纹连接，且光学分系统（1）接收的紫外辐射可汇聚于成像分系统（2）的焦平面上，所述成像分系统（2）与所述综合处理控制分系统（3）通过外部线缆连接；光学分系统（1）用于接收大空间范围的紫外辐射；成像分系统（2）对系统接收的紫外辐射进行增益放大并转化为数字图像信号传递至综合处理控制分系统（3）；综合处理分系统（3）与成像分系统（2）连接实现对增益电压、帧频等参数的控制功能，并对成像分系统（2）进行供电及数据交换，实现对目标图像的采集、处理和图像目标提取功能。


2.根据权利要求1所述的大视场的成像型紫外探测系统，其特征在于：所述光学分系统（1）为采用7片透镜的短焦镜头，共光轴依次设置月牙型负透镜（101）、双凹透镜（102）、第一双凸正透镜（103）、第一月牙型正透镜（104）、第二双凸正透镜（105）、第三双凸正透镜（106）、第二月牙型正透镜（107），用于接收90°×90°视场范围内的微弱紫外辐射。


3.根据权利要求1所述的大视场的成像型紫外探测系统，其特征在于：所述成像分系统（2）包括日盲滤光片（201）、光电阴极（202）、微通道板（203）、荧光屏（204）、光纤光锥（205）、CCD（206）、高压电源（207）；所述高压电源（207）分别与光电阴极（202）、微通道板（203）、荧光屏（204）电连接，荧光屏（204）与CCD（206）经光纤光锥（205）耦合连接；日盲滤光片（201）与光学分系统（1）共光轴连接，用于接收日盲区的紫外辐射，并对非日盲区的辐射深度截止；光电阴极（202）接收日盲滤光片（201）透过的紫外辐射，并通过光电效应产生光电子；光电子经高压电源（207）产生的高压电场作用下加速进入微通道板（203）中，并经微通道板（203）逐级倍增形成大量次级电子；次级电子在高压电源（207）的高电压作用下，加速后轰击...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱帅，李超，谯梁，高传卫，任金华，田杰，冷魁，佟岐，
申请(专利权)人：中国航天科工集团八五一一研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32