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微光像增强器信噪比校准装置校准技术研究

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摘要

1 绪论

1.1 微光夜视技术发展概况简述

1.1.1 第一代微光夜视技术

1.1.2 第二代微光夜视技术

1.1.3 第三代微光夜视技术

1.1.4 第四代微光夜视技术

1.2 本文的研究背景

1.3 本文的研究内容

2 微光像增强器的主要性能参数和测量原理

2.1 微光像增强器的概念、基本原理、分类及特性

2.1.1 一代微光像增强器

2.1.2 二代微光像增强器

2.1.3 超二代微光像增强器

2.1.4 三代及四代微光像增强器

2.2 微光像增强器主要性能参数的测量

2.2.1 光阴极光灵敏度和辐射灵敏度

2.2.2 分辨力

2.2.3 亮度增益

2.2.4 等效背景照度

2.2.5 信噪比

3 微光像增强器信噪比校准装置的设计研制

3.1 微光像增强器信噪比测量方法

3.2 微光像增强器信噪比校准装置总体设计

3.2.1 均匀漫射光源系统

3.2.2 共轭透镜组件

3.2.3 测试屏蔽罩

3.2.4 光电检测系统

3.3 信噪比校准软件设计

3.3.1 弱光采集处理模块

3.3.2 信噪比测试模块

3.4.1 照度计简介

3.4.2 微弱照度校准系统光子计数测量原理

3.4.3 微弱照度校准系统的硬件设计

3.4.4 微弱照度校准系统的软件设计

4 微光像增强器信噪比校准装置的校准技术研究

4.1 卤钨灯的色温校准

4.2 均匀漫射积分球光源的校准

4.2.1 积分球光源的色温校准

4.2.2 积分球光源出口处的面均匀性校准

4.3 衰减片的透射比校准

4.4 微小光阑的直径校准

4.5 共轭透镜组中单透镜的焦距校准

4.6 光电倍增管的光谱响应度校准

4.7 微弱照度校准系统的校准

4.8 微光像增强器信噪比参数重复性、稳定性核查

5 微光像增强器信噪比校准装置的校准实验结果

5.1 卤钨灯色温校准实验结果

5.2 积分球光源校准实验结果

5.2.1 积分球光源色温校准实验结果

5.2.2 积分球光源出口面均匀性校准实验结果

5.3 衰减片透射比校准实验结果

5.4 微小光阑直径校准实验结果

5.5 共轭透镜组中单透镜焦距校准实验结果

5.6 微弱照度校准系统校准实验结果

5.7 光电倍增管光谱响应度校准实验结果

5.8 微光像增强器信噪比参数重复性、稳定性核查实验结果

6 微光像增强器信噪比测量不确定度分析与评定

6.1 测量不确定度来源

6.2 测量不确定度评定

6.3 合成标准不确定度

6.4 扩展不确定度

7 结论

7.1 本文的工作总结

7.2 有待进一步解决的问题

致谢

参考文献

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摘要

微光像增强器是微光夜视仪的核心部件,信噪比因直接影响微光设备整机的性能而成为微光像增强器光电性能的重要评价指标。本文针对目前微光像增强器信噪比测量中存在的问题,研制微光像增强器信噪比校准装置,并研究微光像增强器信噪比校准装置的校准技术。
  本文首先介绍了微光像增强器信噪比的测量原理、测量条件和测量方法,根据国军标信噪比测量要求,设计、研制了微光像增强器信噪比校准装置,包括总体结构、均匀漫射弱照度光源系统、共轭对称透镜系统、测试屏蔽罩、光电检测系统、信噪比校准软件、工控机等,实现了信噪比参数的自动测量;其次,针对目前微光像增强器信噪比测量中存在的直径为0.2mm照度为1.08×10-4lx或1.29×10-5lx微光像增强器信噪比测试光源照度无法直接测量的问题,研究了微小光斑弱光照度的光子计数测量技术,基于光子计数法研制了“微弱照度校准系统”,采用光电倍增管脉冲识别技术标定微小弱光光源照度的新方法,实现了微弱照度校准系统的精确标定和像增强器信噪比测量时测试光源照度的精确直接测量;然后,研究了微光像增强器信噪比校准装置的校准方法及量值溯源途径,并进行校准实验,实验结果证明该校准方法能实现微光像增强器校准装置的准确校准,为实现微光像增强器信噪比量值的准确可靠提供了一种可行的校准方法;最后,利用本校准装置对超二代型号为XX2540、XX2040和三代近贴型号为18/18等多种不同类型的微光像增强器进行了信噪比校准实验,得出实验数据结果,分析了影响信噪比测量结果的主要因素,进行了测量不确定度评定。

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