Способы совершенствования тепловизионных систем на основе пировидикона

• Автор: Сильвестров, Алексей Львович
• Шифр специальности: 05.27.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 239 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
В веление
Глава 1. Современное состояние, проблемы создания и перспективы развития тепловизионных систем на основе пироэлектрических видиконов1
1.1. Сравнительные характеристики фотонных и тепловых приемников ИКизлучеиия. Особенности сопоставления тепловизоров на основе многоэлементных фотоприемников

1.2. Современный этап развития неохлаждаемых тепловизионных

устройств

1.3. Особенности работы пироэлектрического видикона.

1.3.1. Проблемы считывания сигнала пировидикона.

1.3.2. Проблемы подготовки мишени к экспозиции

1.4. Пути улучшения качественных показателей тепловизоров на

основе пировидиконов.

Выводы.
Глава 2. Режимы работы пироэлектрического видикона.
2.1. Методы считывания сигнала и подготовки мишени
пировидикона к очередному циклу работы.
2.1.1. Телевизионный режим работы и однофазный метод
подготовки мишени пировидикона.
2.1.2. Режим работы пировидикона с использованием
последовательности трех фаз подготовки мишени
2.1.3. Метод выравнивания пьедестала при трехкратном проходе
луча по строке.
2.1.4. Модифицированный метод выравнивания пьедестала в
пировидиконе.
2.1.5. Метод наращивания потенциала мишени.
2.2. Анализ режимов работы пировидикона и выбор направления
исследований.
Глава 3. Моделирование режимов работы пировидикона.
3.1. Анализ математических моделей работы пировидикона
3.2. Математическая модель работы пироэлектрической мишени
3.3. Анализ результатов моделирования.
3.3.1. Моделирование группы вариантов .
3.3.2. Моделирование группы вариантов .
3.3.3. Моделирование группы вариантов П
3.3.4. Сопоставление моделируемых режимов
3.3.5. Спектральный анализ флуктуаций потенциала мишени
Выводы.
Глава 4. Экспериментальные исследования и обсуждение результатов
4.1. Экспериментальный макет многорежимного пиротепловизора
4.2. Экспериментальная установка.
4.3. Оценка шума.
4.4. Оценка пороговой разности температур и соотношения
сигналшум
4.5. Оценка неравномерности распределения потенциала пьедестала
4.6. Сопоставление экспериментальных результатов с результатами
компьютерного моделирования.
Выводы.
Заключение.
Список использованной литературы


Филиал ФГУП «ЦНИИ «Комета» (НИИ телевидения), г. МНПО «Спектр», г. Все указанные тепловизоры базируются на пировидиконе типа ЛИ-2, и имеют приблизительно одинаковые характеристики: пороговая разность температур составляет порядка 0. К по крупным деталям, геометрическая разрешающая способность лежит в пределах 0-0 телевизионных линий на высоту мишени, что соответствует максимальному разрешению порядка 9 пар штрихов на миллиметр высоты мишени. Пироэлектрический эффект проявляется в том, что при изменении температуры кристалла изменяется величина его электрической поляризации [-]. Основная особенность пироэлектрических приемников - их способность реагировать на воздействие переменной составляющей потока теплового излучения. Эта особенность отличает их от фотонных и от микроболометрических и термоэлектрических приемников излучения, сигнальный отклик которых пропорционален абсолютной величине потока. Данное обстоятельство обусловливает особенности свойств и режимов работы тепловизионных систем, созданных на основе пироэлектрических приемников. Пироэлектрический ток. Изменяющийся во времени поток теплового излучения, попадая на пироэлектрический кристалл, вызывает изменение температуры ЛТ, которое, приводит к изменению спонтанной поляризации пироэлектрического кристалла. ЛР% пироэлектрического кристалла, обусловленное изменением его температуры АТ А - площадь элемента поверхности кристалла. В результате во внешней цепи начинает протекать ток, который называют пироэлектрическим током /р>то. Величина пироэлектрического тока определяется скоростью изменения зарядов, образующихся на поверхности кристалла. Рруго ~ значение пироэлектрического коэффициента материала при заданной температуре. Таким образом, пироэлектрический ток определяется как величиной пироэлектрического коэффициента материала, так и скоростью изменения его температуры. Сопротивление внешней цепи для находящихся на поверхности пироэлектрика зарядов можно рассматривать как нагрузку К. Наибольшее значение тока во внешней цепи можно получить при уменьшении до нуля значении сопротивления внешней цепи. Это обстоятельство указывает на необходимость реализации во внешней цепи пироэлектрического приемника режима, близкого к режиму короткого замыкания. Для этого, при считывании пироэлектрических зарядов, во-первых, необходимо выбирать параметры считывающего луча, при которых обеспечивается максимальное значение его проводимости. Во-вторых, для усиления сигнала необходимо использовать устройство с минимальным входным сопротивлением. Таким устройством является усилитель, построенный на базе преобразователя «ток - напряжение». Способы создания температурного градиента при работе тепловизион-ных систем на основе пироэлектрических приемников. Переменная составляющая потока теплового излучения, и создаваемый им градиент температуры в плоскости пироэлектрического приемника изображения, как правило, обеспечивается либо панорамированием, либо обтюрированием потока излучения. При обтюрировании температурная производная на пироэлектрическом приемнике создается в процессе искусственного прерывания обтюратором принимаемого потока излучения. Этот режим предпочтителен при наблюдении неподвижных сюжетов. Совместное применение в составе пиротепловизора обтюратора и устройства межкадрового вычитания двух соседних кадров позволяет уменьшить влияние технологических дефектов, вызывающих поверхностную неоднородность чувствительности приемника и снизить влияние инерционности процесса считывания сигнала. Пироэлектрический видикон. ПЭВ является диэлектриком с высоким удельным сопротивлением. Ом-см. Наибольшее распространение получили пировидиконы с монокристаллическими мишенями из тригли-цинсульфата (TrC)-(NH2CH2COOH)3-H2S и его модификаций. Этот проводящий слой называют сигнальным электродом. Условимся называть поверхность сигнального электрода мишени, обращенную ко входному окну пировидикоиа - внешней стороной мишени, а поверхность, облучаемую электронным лучом, будем называть внутренней стороной мишени.