非制冷紅外熱成像系統(tǒng)的小型化研究.pdf

1、紅外熱成像技術(shù)在軍事和民用領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用。非制冷紅外成像系統(tǒng)以其價(jià)格低、體積小、功耗低等優(yōu)勢(shì)在紅外熱成像技術(shù)的發(fā)展過程中占有重要地位。本文就“非制冷紅外熱成像系統(tǒng)的小型化研究”這一課題，從我國(guó)熱成像技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，利用法國(guó)進(jìn)口的紅外焦平面陣列，研制滿足我國(guó)軍事應(yīng)用要求的小型化非制冷熱成像系統(tǒng)。 本文從基礎(chǔ)理論入手，在介紹國(guó)內(nèi)外熱成像發(fā)展概況的基礎(chǔ)上，分析了紅外熱成像系統(tǒng)的基本成像原理、影響系統(tǒng)工作的主要因素、微測(cè)輻射熱計(jì)

2、的工作原理，研究了紅外圖像的特點(diǎn)和影響紅外成像質(zhì)量的因素，探討了紅外焦平面非均勻校正、盲元替代和圖像對(duì)比度增強(qiáng)等內(nèi)容，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了理論指導(dǎo)。采用SOPC技術(shù)，基于FPGA架構(gòu)，提出了完整的小型化紅外熱成像系統(tǒng)解決方案。詳細(xì)闡述了系統(tǒng)中各個(gè)模塊設(shè)計(jì)，包括焦平面陣列驅(qū)動(dòng)電路、TEC溫控電路、基于FPGA的信號(hào)處理電路、A/D數(shù)據(jù)采集電路、D/A視頻轉(zhuǎn)換電路和電源電路?；贔PGA的信號(hào)處理電路是熱成像系統(tǒng)的核心，完成系統(tǒng)時(shí)序邏輯管理、實(shí)

3、時(shí)信號(hào)處理、直方圖統(tǒng)計(jì)、視頻合成等功能。實(shí)時(shí)信號(hào)處理模塊采用流水線結(jié)構(gòu)，把非均勻校正、盲元替代和對(duì)不度增強(qiáng)功能集成于一條流水線，與傳統(tǒng)的乒乓結(jié)構(gòu)相比，時(shí)鐘頻率更低，輸出延遲和系統(tǒng)功耗更小，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單。設(shè)計(jì)的多溫度點(diǎn)TEC溫控電路，使微測(cè)輻射熱計(jì)陣列可以根據(jù)環(huán)境溫度的變化，自適應(yīng)的選擇合適的工作溫度點(diǎn)，提高了系統(tǒng)響應(yīng)性能和成像質(zhì)量并降低功耗，解決了焦平面陣列的工作溫度和環(huán)境之間溫差增大引起的功耗增加問題。在原理圖基礎(chǔ)上完成系統(tǒng)PCB設(shè)計(jì)，