非制冷红外成像技术与市场趋势-2016年

《非制冷红外热成像系统研究》篇一一、引言非制冷红外热成像系统（Uncooled Infrared Thermal Imaging System）以其无需制冷、高灵敏度、低功耗等优点，在夜视、安全监控、火灾探测等领域具有广泛的应用前景。

随着科技的不断发展，红外热成像技术已成为现代科技领域的研究热点之一。

本文旨在探讨非制冷红外热成像系统的基本原理、技术发展及研究现状，以期为相关领域的研究和应用提供参考。

二、非制冷红外热成像系统基本原理非制冷红外热成像系统利用红外探测器将接收到的红外辐射转换为电信号，再通过图像处理技术将电信号转换为可见的图像。

其基本原理包括红外辐射的传播、探测器的响应以及图像处理三个部分。

首先，红外辐射是一种不可见的光辐射，具有较高的能量。

当物体发出或反射红外辐射时，红外探测器通过感知物体发出的红外辐射变化，将其转换为电信号。

其次，非制冷红外探测器是一种无需冷却的探测器，通过热敏材料将接收到的红外辐射转换为电阻变化或电压变化等电信号。

这些电信号反映了物体表面的温度分布，从而形成红外图像。

最后，图像处理技术将探测器输出的电信号进行数字化处理，并通过算法对图像进行增强、滤波等操作，以获得更清晰的图像。

三、非制冷红外热成像系统技术发展及研究现状随着材料科学、微电子技术及计算机技术的不断发展，非制冷红外热成像系统的性能得到了显著提升。

在技术发展方面，主要表现在以下几个方面：1. 探测器材料：新型热敏材料的研发和应用，如微测辐射热计等，提高了探测器的灵敏度和响应速度。

2. 图像处理技术：数字信号处理技术的发展，使得图像处理更为迅速和准确，提高了图像的质量。

3. 系统集成：将红外探测器、光学系统、电路及软件进行高度集成，使非制冷红外热成像系统更加紧凑、可靠。

在研究现状方面，各国研究人员不断探索新的技术手段和方法来提高非制冷红外热成像系统的性能。

例如，通过优化探测器结构、改进图像处理算法等手段，提高系统的分辨率、灵敏度和动态范围。

红外成像仪产业发展趋势红外成像仪（Infrared Imaging System，简称IIS）是一种使用红外光谱在没有可见光的情况下进行图像形成的设备。

红外成像仪具有在暗夜中观察目标的能力，可以广泛应用于军事、安防、消防救援、工业质检、医疗诊断等领域，被认为是现代成像技术的重要发展方向之一。

本文将从市场需求、技术创新、应用领域和政策支持四个方面来分析红外成像仪产业的发展趋势。

一、市场需求随着国家安全意识的提高以及经济和科技的发展，红外成像仪在军事、安防等领域的需求不断增长。

军事领域是红外成像仪最早应用的领域之一，其在夜间侦查、导弹自动导航、战斗机导航和火控系统等方面具有重要作用。

目前，随着无人机、导弹等武器系统的广泛应用，对红外成像仪的需求呈现出快速增长的趋势。

安防领域是红外成像仪的另一个主要应用市场。

由于红外成像仪具有在夜间或低照度环境下观察目标的能力，可以发现人体热辐射等特征，因此可以用于夜间监控、边境巡逻、城市安防等方面。

随着城市化进程的加快和安全需求的提高，红外成像仪在安防领域的应用前景广阔。

二、技术创新红外成像仪的核心技术是红外光谱成像和图像处理技术。

随着科技的进步，红外光学材料、红外探测器、光学系统和图像传感器等关键元件的性能不断提升，红外成像仪的分辨率、灵敏度和图像质量得到极大改善。

现阶段，红外成像仪主要采用热释电、焦平面阵列和混合阵列等红外探测器技术。

热释电探测器具有成本低、制造工艺简单等优势，但其成像质量相对较差。

焦平面阵列探测器具有分辨率高、成像质量好等优点，但成本较高。

混合阵列探测器则是将热释电和焦平面阵列技术相结合，兼具成本和性能的优势。

此外，图像处理算法和软件也是红外成像仪技术创新的关键。

通过优化图像处理算法，可以改善红外图像的清晰度、对比度和噪声等方面，提高红外成像仪的成像质量和分辨率。

三、应用领域除军事和安防领域外，红外成像仪还具备在工业质检、医疗诊断、环境监测和农业等领域的广泛应用前景。

《非制冷红外热成像系统研究》篇一一、引言非制冷红外热成像系统是一种基于红外探测技术的先进设备，广泛应用于军事、安防、医疗和工业等领域。

该系统通过捕捉目标物体的红外辐射信息，将其转换为可见图像，实现对目标的探测、识别和跟踪。

本文将对非制冷红外热成像系统的研究进行深入探讨，分析其原理、技术、应用及发展趋势。

二、非制冷红外热成像系统原理非制冷红外热成像系统利用微测辐射热计探测器将接收到的红外辐射信号转换为电信号，进而生成红外图像。

该系统主要由光学系统、探测器、信号处理电路和显示设备等部分组成。

其中，探测器是系统的核心部件，其性能直接决定了整个系统的性能。

三、非制冷红外热成像系统技术（一）探测器技术探测器是非制冷红外热成像系统的关键技术之一。

目前，常用的探测器包括氧化钒（VOx）探测器、石墨烯探测器等。

这些探测器具有灵敏度高、响应速度快、稳定性好等优点，能够满足不同应用场景的需求。

（二）信号处理技术信号处理技术是提高非制冷红外热成像系统性能的重要手段。

通过对接收到的红外信号进行滤波、放大、数字化等处理，可以消除噪声干扰，提高图像的信噪比和分辨率。

此外，还可以采用算法优化等技术手段，进一步提高图像的清晰度和对比度。

四、非制冷红外热成像系统应用非制冷红外热成像系统具有广泛的应用领域，包括军事侦察、安防监控、医疗诊断和工业检测等。

在军事侦察领域，非制冷红外热成像系统可用于夜间侦察、目标搜索和识别等任务；在安防监控领域，该系统可用于监控城市交通、公共场所和重要设施等；在医疗诊断领域，该系统可用于辅助医生进行疾病诊断和治疗；在工业检测领域，该系统可用于检测机械设备的运行状态和故障诊断等。

五、非制冷红外热成像系统发展趋势随着科技的不断发展，非制冷红外热成像系统将朝着高性能、低成本、小型化等方向发展。

一方面，通过不断提高探测器的性能和稳定性，提高系统的整体性能；另一方面，通过优化生产工艺和降低成本，降低系统的价格，使其更广泛地应用于各个领域。

非制冷红外成像技术及其应用蔡毅昆明物理研究所，云南，昆明，650223摘要：红外成像技术与微光图像增强技术是夜视技术的主要组成部分。

非制冷红外成像技术包括量子型和热探测型成像技术两种，都是红外热成像技术的最新成就之一。

在本文中，比较了这两种技术的特点，讨论了非制冷红外成像技术的优点、发展趋势和应用。

关键词：非制冷，红外成像，应用Uncooled Infrared Imaging Technology and It’s ApplicationCAI YiKunming Insitute of Physics, Kunming, Yunnan, P.R.China, 650223Abstract: Night vision technology includes low-light-level image intensifier technology and infrared image technology. Uncooled infrared imaging technology is one of the newest achievements of infrared thermal imaging technology. Characterizations of the low-light-level image intensifier and Uncooled infrared imaging technologies are compared, then advantage, development and application of Uncooled infrared imaging technology is discussed in the paper.Keywords: Infrared Imaging，Uncooled Infrared Imaging，Application1．红外成像技术与微光图像增强技术的比较用于夜间观察的微光和热成像装置一般由信号接收、转换、处理和显示等四大部分组成。

非制冷红外热成像技术的发展与现状邢素霞,张俊举,常本康,钱芸生(南京理工大学电子工程与光电技术学院,江苏南京 210094)摘 要:非制冷红外焦平面技术在过去的几年内飞速发展,非制冷焦平面由原来的小规模,发展到中、大规模320@240和640@480阵列,在未来的几年内有望获得超大规模的1024@1024非制冷焦平面阵列。

像素尺寸也由50L m 减小到25L m,提高了焦平面的灵敏度,使非制冷红外热成像系统在军事领域得到了成功应用,部分型号已经装备于部队,并受到好评。

今后,随着焦平面阵列规模的不断增大、像素尺寸的进一步减小,非制冷热成像系统在军事领域的应用将越来越广泛,尤其在轻武器瞄具、驾驶员视力增强器、手持式便携热像仪等轻武器方面,非制冷热成像系统在近年内有望逐步取代价格高、可靠性差、体积大等笨重的制冷型热成像系统。

关键词:非制冷焦平面阵列; 红外热成像; 轻武器中图分类号:TN21 文献标识码:A 文章编号:1007-2276(2004)05-0441-04Recent development and status of uncooled IR thermalimaging technologyXING Su -xia,Z HANG Jun -ju,C HANG Ben -kang,QI AN Yun -sheng(Opto -electronics Academy,Nanjing Universi ty of Science &Technology,Nanji ng 210094,China)Abstract:From small scale to medium and large scale 320@240,640@480unc ooled focal plane array (UFPA),uncooled infrared technology has been developed rapidly in recent years,and 1024@1024FPAs are expec ted in the future.The pixel pitch is also developed from 50~25L m,and the sensitivity is improvedlargely,so that the thermal imaging system is applied successfully in military affairs.Part model has been armed in military and measured well.In the future,with the developing larger scale and smaller pixel of UF -P A,the application of unc ooled thermal imaging system will be wider,especially in light thermal weapon,such as light weapon vision,driver vision enhancer and handle ther mal system,uncooled ther mal imaging syste m is expected to replace the high price,low reliability,big bulk cooled thermal imaging system gradually in recent years.Key words:Uncooled focal plane array; Infrared thermal imaging; Light weapon0 引 言红外热成像仪是一种可探测目标的红外辐射,并通过光电转换、电信号处理等手段,将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的设备,是集光、机、电等尖端技术于一体的高新技术产品。

我国红外热像仪行业发展历程、现状及市场竞争格局分析我国红外热像仪行业的发展经历了三个阶段：——第一阶段：20 世纪50 年代初—20 世纪50 年代末，红外热像仪的初步接触与了解。

中国首次知道红外热像仪始于20 世纪50 年代初，当时中国人民志愿军在朝鲜战场上获得了红外热像装备。

此后相关科研人员开始对红外热像装备的工作原理、材料、功能进行初步研究，取得了一些初步的研究成果。

——第二阶段：20 世纪60 年代初—20 世纪80 年代末，军用领域红外热成像技术的研制工作取得了较快的发展。

除了中国科学院上海技术物理研究所、中国电科集团11 所、兵器工业集团211 所，一些高校如华中工学院（现华中科技大学）、吉林大学等也开始了红外技术的研发工作。

——第三阶段：1990 年至今，中国民用红外热像仪行业的快速发展阶段。

中国经济快速发展，国际上非制冷焦平面探测器技术的开发成功，进一步推动了中国民用红外热像仪的研究与发展，以高德红外、大立科技为代表的中国红外热像仪企业开始研制生产非制冷民用红外热像仪，并大力攻关上游核心器件红外探测器，取得了突破。

截止到目前，我国已经具备了非制冷型和制冷型红外探测器的国产化生产能力。

红外行业的上游产品是红外探测器，中游为红外探测器组件，下游为红外整机产品。

红外探测器成本约占红外热像仪总成本的80%，因此红外探测器的采购价格对红外整机产品的销售价格影响较大。

根据中国产业信息网数据，目前，全世界只有美国、法国、日本、以色列和中国5 个国家掌握红外探测器的产业化生产能力。

国内红外行业经过多年的发展和技术积累，目前已经具备从红外探测器到红外整机产品的全产业链生产。

——在军用市场上，我国从事红外研制生产的单位可以分为科研院所及其产业化公司和民营企业两大类。

国内从事红外产品的科研生产单位主要有：中科院上海技物所、长春光机所，兵器集团夜视子集团（兵器 211 所、北方广微、云南北方光电），光电子集团（兵器205 所、江苏北方湖光光电、浙江华东光电、山东北方光电），兵装集团湖北华中光电，中国电科 11 所，中船重工 717 所（含久之洋），航天科工 8358 所，中航工业空空导弹研究院，中航工业 613 所等。

第33卷第5期红外与激光工程Z004年10月Vol.33No.5I nf rared and Laser En g i neeri n g O ct.Z004非制冷红外热成像技术的发展与现状邢素霞9张俊举9常本康9钱芸生(南京理工大学电子工程与光电技术学院9江苏南京Z10094)摘要!非制冷红外焦平面技术在过去的几年内飞速发展9非制冷焦平面由原来的小规模9发展到中\大规模3Z0XZ40和640X480阵列9在未来的几年内有望获得超大规模的10Z4X10Z4非制冷焦平面阵列o像素尺寸也由50卜m减小到Z5卜m9提高了焦平面的灵敏度9使非制冷红外热成像系统在军事领域得到了成功应用9部分型号已经装备于部队9并受到好评o今后9随着焦平面阵列规模的不断增大\像素尺寸的进一步减小9非制冷热成像系统在军事领域的应用将越来越广泛9尤其在轻武器瞄具\驾驶员视力增强器\手持式便携热像仪等轻武器方面9非制冷热成像系统在近年内有望逐步取代价格高\可靠性差\体积大等笨重的制冷型热成像系统o关键词!非制冷焦平面阵列;红外热成像;轻武器中图分类号!TNZ1文献标识码!A文章编号!1007-Z Z76(Z004)05-0441-04Recent devel o p m ent and st at us of uncooled I R t her m ali m a g i n g technol o gyX I NG Su-xi a9Z~ANG Jun-u9C~ANG Ben-kan g9I AN Yun-shen g(O p t o-el ectr oni cs A cade m y9Nan i n g Uni versit y of S ci ence T echnol o gy9Nan i n g Z100949Chi na)Abstract:Fr o m s m all scal e t o m edi u m and l ar g e scal e3Z0X Z409640X480uncool ed f ocal p l ane arra y(UFPA)9uncool ed i nf rared t echnol o gy has been devel o p ed ra p i dl y i n recent y ears9 and10Z4X10Z4FPA s are ex p ect ed i n t he f ut ure.The p i xel p itch i s al so devel o p ed f r o m50～Z5卜m9and t he sensiti vit y i s i m p r oved l ar g el y9so t hat t he t her m al i m a g i n g s y st e m i s a pp li ed suc-cessf ull y i n m ilit ar y aff airs.Part model has been ar m ed i n m ilit ar y and m easured Well.I n t he f u-t ure9W it h t he devel o p i n g l ar g er scal e and s m all er p i xel of UFPA9t he a pp li cati on of uncool edt her m al i m a g i n g s y st e m W ill be W i der9es p eci all y i n li g ht t her m al Wea p on9such as li g ht W ea p on vi-si on9dri ver visi on enhancer and handle t her m al s y ste m9uncooled t her m al i m a g i n g s y ste mis ex p ected tore p lace t he hi g h p rice9l o W reliabilit y9bi g bul k cooled t her m al i m a g i n g s y ste m g raduall y i n recent y ears.Ke y words:Uncool ed f ocal p l ane arra y;I nf rared t her m al i m a g i n g;L i g ht Wea p on0引言红外热成像仪是一种可探测目标的红外辐射9并通过光电转换\电信号处理等手段9将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的设备9是集光\机\电等尖端技术于一体的高新技术产品O在军事领域9它可以突破黑夜的障碍9实施夜间行动和作战9大幅度提收稿日期!Z003-11-079修订日期!Z003-1Z-Z9作者简介!邢素霞(1975-)9女9山东菏泽人9博士生9主要从事红外热成像系统方面的研究O高武器系统的作战能力;在民用领域红外热成像系统可以进行无损检测等同时非制冷焦平面探测器使整个红外热成像系统省去了复杂的制冷系统成本大大降低使得红外热成像技术得到飞速发展非制冷红外热成像系统的核心是非制冷焦平面其发展水平直接决定了非制冷热成像系统的发展从1978年非制冷式热成像技术首次研究成功到目前非制冷热成像仪装备到部队已有Z0多年的发展历史世界各国都在竞相开展非制冷焦平面的研究其中美国.英国.法国等国家处于领先地位探测器像素已由原来的单元结构发展到目前的大规模面阵并逐步向超大规模阵列发展像素尺寸也在明显减小1非制冷红外热成像技术发展现状非制冷红外探测器主要有电阻型热探测器.铁电型和热释电型探测器电阻型热探测器的敏感元是热敏电阻使用的材料主要为氧化钒<VOJ>和非晶硅<-S i>铁电型焦平面探测器的材料主要有锆钛酸铅<PZT>钛酸锶钡<BST>为热释电型探测器的主要材料性价比最高的非制冷系统使用的是混合式铁电探测阵列1.1国外非制冷热成像技术发展现状非制冷红外探测器的研究居世界领先水平的国家主要有美国.法国.英国和日本英国从事非制冷红外探测器研究的公司主要是BAE公司发展成熟的探测器为PST和PZT混合结构的热释电陶瓷探测器PST与PZT单片式结构探测器正处在研制中日本从事非制冷红外探测器研制的公司主要有三菱公司和日本电气公司三菱公司的非制冷红外探测器正处于研发过程主要有S i P/N结型和Yba Cu O电阻型热探测器两种探测器规格均为3Z0X Z40像素尺寸均为40卜m在J/1条件下S i P/N结型焦平面探测器的NETD优于1Z0mK Yba Cu O电阻型焦平面的NETD优于80mK日本电气公司主要从事以VOJ为材料的电阻型探测器的研究其第一个原理型探测器的NETD为150mK<Z56X Z5650卜m像素尺寸>最新报道的3Z0XZ40焦平面阵列像素尺寸为37卜m热响应时间为1Z m s填充因子为7Z%装备热成像系统后的NETD为100mK<J/160~Z>据国际光学学会<SPI E>预测目前红外热成像产品的世界市场规模每年合计40亿美元美国产品占50%以上由此看出在红外热成像技术上美国处于世界领先地位图1所示为美国非制冷红外探测器的发展过程世界上第一个非制冷红外热成像系统就是由美国的T exas I nstr u m ents研制成功的主要红外材料为-S i与BST1983年美国~one y Well开始研制室温下的热探测器使用了硅微型机械加工技术因为这样可以提供较好的热隔离并且可以降低生产成本1990～1994年美国很多公司从~one y W ell公司得到技术转让使以VOJ为探测材料的非制冷探测器得到了快速.广泛的发展VOJ材料具有较高的热电阻系数目前世界上性能最好的探测器就是采用VO J材料制备的<1>BST铁电型探测器混合结构的BST热探测器发展已经比较成熟其中像素尺寸为50卜m的3Z0X Z40焦平面阵列的NETD为47mK Ra y t heon生产的W1000系列为典型产品其质量为1.7k g探测距离可达550m可用于轻型武器热瞄具<LT W S>.驾驶员视力增强器<DVE>.手持式热像仪和车载式驾驶仪截止到Z003年9月Ra y t heon已经向美国陆军交付10000只武器热瞄具包括轻.中和重型武器热瞄具其中以轻型武器热瞄具装备的S p ect erI R就是采用3Z0X Z40阵列的BST探测器制备的装备的武器有M16. M4.M Z03和M136等可以探测并识别Z00m以外的行人其各项参数如表1所示薄膜铁电型探测器<TFFE>正处于研发阶段[1Z]设计规格为3Z0X Z40像素大小为48.5卜mZ00Z年Ra y t heon在TFFE上取得新的突破NETD 在90～170mK之间填充因子为55%<Z>VOJ电阻型探测器由于VOJ材料具有较高的热电阻系数因此用此材料制备的非制冷探测器是目前性能最好的探测器已经投入市场的焦平面阵列探测器的规格为3Z0 XZ40像素尺寸为50卜m NETD为Z0mK热响应时间为Z0m s该型号的探测器在Ra y t heon vi si on s y st e m.BAE.I ndi g o.DRS等公司都有生产DRS 公司生产的U3000/U4000已经作为武器热瞄具装备于美国陆军焦平面像素尺寸为51卜m响应波段Z44红外与激光工程第33卷为8～1Z卜m NETD<U3000>为64～75mK质量约为1.36k g表1S p ecter I R热瞄具的各项参数Tab.1The p ara m eter of S p ecter I R t her m al vis i onNEDT<0.1Internalp oW er3AA L i batter yFOV 6.4 <V>X8.6 <~>Externalp oW erS electableM a g n ifica-tion 1.8XIn itialstart-u pti m e<10sO p eratin gte m p erature ran g e 10～60S p ectralres p onse7.5～1Z.5卜mO p tics J/1.0<G e W indoW>I RsensorM ixed BST m icrobo lom eterF ocus ran g e3m～O Po larit ycontro l~ot W h ite/hot blackInd ividual e y e correction D io p tor ad ust/securit yar m y e y e p atchG ain/levelA utom ation/internal sensorshelves calibration/correctionR an g e toreco g n iZe m ovin g m an >Z00mR ailm ountM IL-STD-1913C ontinuous o p eratin g ti m e>6h＠Z5 standardCOT S batter y char g ableV ideo out~om ochrom y SM PTE-170M<NT SC concurrent>W ei g ht<B atteries><1.36k g S iZe33.65c mX7.6Z c mX9.65c m同时BAE公司也在陆续为部队提供M i cr oI R-TM系列的轻型武器热瞄具配备的武器系统有A4 A16系列和M136AF4可用在空降师机械化步兵师等作战部队非制冷红外热像仪在部队轻型武器中的应用是美军用非制冷红外热像仪取代第二代FLI R迈出的第一步小像素尺寸的640X480焦平面阵列探测器是多家公司研制的新型产品也是重点研究产品它可用来提高图像的分辨率1999年BAE第一个报道了以640X480焦平面为核心的热像仪LTC650TM像素尺寸为Z8卜m NETD<0.1质量为Z.4k g DRS公司在Z001年报道了第一个研制的以640 X480焦平面为核心的热像仪U6000像素尺寸为Z5.4卜m Z00Z年5月对该热像仪进行了演示3 Ra y t heon的Z5卜m像素的640X480焦平面性能最高热响应时间10m s NETD平均只有35 mK填充因子大于70%代表了目前电阻型微测辐射热计发展的最高水平但距其NETD为5mK的目标还有一定的差距45以640X480焦平面为组件的热成像系统在LT-W S和DVE等轻武器上的应用目前还未见报道<3>-S i电阻型探测器-S i电阻型探测器的市场主要在商业和民用上Ra y t heon公司生产的160X1Z0芯片其像素尺寸为46.8卜m NETD<100mK目前已经大批量生产在世界范围都有销售法国Sof radir和LET I/GEA公司在非制冷微测辐射热计上的发展打破了美国在这方面的垄断LET I/GEA公司从199Z年开始从事-S i微测辐射热计的研究取得了较好的成果Z000年Sof radir从LET I/GEA公司得到技术转让开始-S i微测辐射热计的研究目前真正从事非制冷红外探测器生产的是Sof radir的子公司ULI S公司该公司的主要产品型号有两种UL01011型<Z001年>和UL01 0Z1E型<Z00Z年>其焦平面阵列均为3Z0XZ40像素尺寸为45卜m的阵列填充因子均大于80% NETD分别为90mK和100mK与UL01011型相比UL010Z1E型内部增加了温度稳定装置使探测器的温度动态范围大大增加其工作性能受外界环境温度的影响明显减小6图1美国非制冷红外探测器发展过程F i g.1D evel o p m ent of uncool ed I R det ect or i n USA处于研发过程的产品有35卜m像素的160X 1Z03Z0X Z40焦平面阵列和Z5卜m像素的640X 4803Z0XZ40焦平面阵列这两种产品为该公司正在开发的两种新型产品Z003年报道的最新资料显示35卜m像素的3Z0X344第5期邢素霞等!非制冷红外热成像技术的发展与现状Z40焦平面阵列NETD为36mK<50~Z J1>热响应时间为1Z m s热阻抗为4.Z X107K WZ5卜m像素的640X4803Z0X Z40焦平面阵列要求达到35卜m像素的焦平面性能Z00Z年LET I CEA给出的资料显示Z5卜m像素的3Z0X Z40焦平面阵列NETD值为35卜m像素的3Z0XZ40焦平面阵列的Z.Z倍个别产品达到与35卜m相同的性能[7]1.2我国非制冷热成像技术发展现状我国在非制冷焦平面阵列技术上起步较晚近年来国家投入了大量人力物力用于非制冷焦平面阵列的研究目前已经取得初步进展1995年中国科学院长春光学精密机械研究所利用微机械加工技术研制成功了低成本线列3Z元1Z8元硅微测热辐射计阵列NETD为300mK存储时间为1m s由中国科学院上海技术物理研究所承担的钛酸锶钡铁电薄膜材料研究项目已于Z000年1Z月通过中国科学院上海分院鉴定该项目采用新工艺制备的钛酸锶钡铁电薄膜材料性能达到国际领先水平与美国T I公司演示的第一代非制冷探测器所使用的材料相同这表明我国在非制冷热成像技术研究上还有很大的潜力我国在非制冷红外热成像方面的研究主要集中在部分高等院校和研究院所这些研究单位主要进行探测器阵列及其工艺的研究而经营非制冷红外热像仪的公司大部分只停留在制作一些外围设备和开发软件的业务上最核心的机芯部分都是从国外进口2非制冷红外热成像技术发展趋势根据非制冷红外热像仪的市场需求未来非制冷红外热成像技术的主要发展方向为=<1>发展高性能的非制冷红外焦平面阵列主要用于满足军事装备的需要其性能要求如下=1>相同性能条件下进一步减小像素的尺寸;Z>响应时间短满足目标搜索的需要;3>低功耗;4>高分辨率;5>发展大阵列;6>进一步缩小系统体积<Z>发展低成本的非制冷红外焦平面阵列适用于对分辨率要求不太高的场合主要市场在民用领域其性能要求如下=1>提高探测器的灵敏度采用新的光学材料;Z>发展小阵列;3>要易于操作;4>在封装上采用集成干胶片技术3结束语非制冷红外热像仪在军事<红外警戒跟踪瞄准以及制导等>和民用领域<电力系统消防医疗诊断森林火灾预警缉私夜间安全监视搜索救援等>都有广泛的应用前景据中国光学协会预测在今后5年我国红外热成像设备市场需求总量约4万台而目前的年自产量不足500台国外的非制冷热像仪成批打入国内市场价格比较昂贵因此国内非制冷红外热像仪的研制与生产已迫在眉捷参考文献![1]~anson Charl es M Berat an~o War d R Belcher Ja m es F et al.Advances i n monolit hi c f err oel ectri c uncool ed I RFPA t echnol o gy[A].SPI E[C].19983379.60-68.[Z]~anson Charl es M Berat an~o War d R.Thi n fil m f err oel ec-tri cs=breakt hr ou g h[A].SPI E[C].Z00Z47Z1.91-98.[3]Phili p E~o War d John E C l ar ke Adri an C Ionescu.DRSU6000640X480VO J uncool ed I R f ocal p l ane[A].SPI E[C].Z00Z47Z1.48-55.[4]M ur p h y R Kohi n M Backer B et al.Recent devel o p m ents i nuncool ed I R t echnol o gy[A].SPI E[C].Z00040Z8.1Z-16. 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非制冷红外热成像系统研究非制冷红外热成像系统研究一、引言近年来，红外热成像技术在军事、安防、医学、工业等领域得到了广泛的应用。

传统的红外热成像系统主要基于制冷红外探测器，这些探测器需要高昂的成本、复杂的维护和制冷设备。

然而，随着红外技术的不断发展，非制冷红外热成像系统逐渐成为了研究的热点。

二、非制冷红外热成像系统原理非制冷红外热成像系统基于热辐射现象，通过探测目标物体发出的红外辐射，将其转化为图像信号，实现对目标物体表面温度的测量与显示。

与制冷红外探测器不同，非制冷红外热成像系统采用了无需制冷的探测器，大大降低了设备的成本和维护的复杂性。

三、非制冷红外热成像系统的关键技术1. 探测器技术非制冷红外热成像系统的关键技术之一是探测器技术。

当前非制冷红外探测器主要包括未冷却红外探测器和热电偶阵列探测器。

未冷却红外探测器是利用红外辐射热量改变电阻、电容或电压等特性的材料进行测量，具有工作温度较高、成本较低等特点；热电偶阵列探测器则是利用热电效应，在一定温度范围内实现红外辐射的探测。

2. 图像处理技术非制冷红外热成像系统中图像处理技术的重要性不言而喻。

图像处理技术包括图像增强、辐射校正、噪声处理等。

图像增强技术主要用于增强图像的对比度、细节和边缘；辐射校正技术主要用于获得准确的目标表面温度；噪声处理技术主要用于抑制图像中的噪声。

3. 热画面分析技术非制冷红外热成像系统的最终目标是对目标物体的热画面进行分析。

热画面分析技术主要包括目标检测、目标识别以及温度测量等。

目标检测技术主要用于在图像中自动检测目标物体；目标识别技术主要用于识别目标物体的类别；温度测量技术主要用于测量目标物体的表面温度。

四、非制冷红外热成像系统的应用领域1. 军事应用非制冷红外热成像系统在军事领域有着广泛的应用。

它可以用于军事目标的侦查与追踪、目标的识别与瞄准、夜视装备等方面，提高了战场的情报获取和打击能力。

2. 安防应用非制冷红外热成像系统在安防领域也有着重要的应用。

《非制冷红外热成像系统研究》篇一摘要：非制冷红外热成像系统凭借其独特的技术优势，在众多领域发挥着越来越重要的作用。

本文从系统结构、技术原理、研究进展及未来展望等方面对非制冷红外热成像系统进行了深入研究，旨在为相关领域的研究与应用提供参考。

一、引言非制冷红外热成像系统是一种基于红外探测技术的成像系统，其核心在于无需制冷即可实现红外信号的探测与成像。

随着红外探测技术的不断发展，非制冷红外热成像系统在军事侦察、安防监控、医疗诊断等领域得到了广泛应用。

本文将对该系统的研究现状、技术原理及发展前景进行详细探讨。

二、非制冷红外热成像系统结构与技术原理1. 系统结构非制冷红外热成像系统主要由光学系统、红外探测器、信号处理电路及显示系统等部分组成。

其中，光学系统负责收集红外辐射；红外探测器将收集到的红外辐射转换为电信号；信号处理电路对电信号进行放大、滤波、数字化等处理；最后，显示系统将处理后的图像信息以可见光的形式呈现出来。

2. 技术原理非制冷红外热成像系统的技术原理主要基于微测辐射热计效应。

当红外辐射照射到探测器表面时，探测器内部的材料会发生热效应，导致材料电阻发生变化。

通过测量这种电阻变化，可以实现对红外辐射的探测与成像。

非制冷红外探测器具有结构简单、成本低、可靠性高等优点，因此得到了广泛应用。

三、非制冷红外热成像系统研究进展1. 材料研究非制冷红外探测器的材料研究是该领域的重要研究方向。

目前，常用的材料包括氧化钒、硅基材料等。

这些材料具有较高的红外响应性能和稳定性，为非制冷红外热成像系统的性能提升提供了有力保障。

2. 工艺研究工艺研究是非制冷红外热成像系统的另一个重要研究方向。

通过优化制备工艺，可以提高探测器的灵敏度、响应速度和稳定性等性能指标。

此外，微纳加工技术、薄膜制备技术等新工艺的应用，也为非制冷红外热成像系统的性能提升提供了新的途径。

3. 系统集成与优化系统集成与优化是非制冷红外热成像系统研究的关键环节。

非制冷红外热像仪的发展状况1 概况自上世纪90年代，非制冷凝视型红外热像仪迅速进入应用市场。

这种热像仪与制冷型凝视红外热像仪相比，虽然在温度分辨率等灵敏度方面还有很大差距，但具有一些突出的优点：不需制冷，成本低、功耗小、重量轻、小型化、启动快、使用方便、灵活、消费比高。

至今，非制冷红外焦平面阵列(FPA)技术已由小规模发展到中、大规模320×320和640×480阵列，在未来的几年内有望获得超大规模的1024×1024非制冷焦平面阵列（FPA）。

像素尺寸也由50μm减小到2 5μm，使焦平面灵敏度进一步提高。

这种非制冷红外成像系统在军用和民用领域应用越来越广泛，部分型号产品已装备部队，尤其在轻武器（枪械）瞄准具、驾驶员视力增强器、单兵头盔式观瞄、手持式（便携）热像仪等轻武器，以及部分导弹的红外成像末制导等方面，非致冷热像仪在近年内有望部分取代价格高、可*性差、体积大而又笨重的制冷型热成像系统。

2 现状1978年美国Texas Instruments在世界上首次研制成功第一个非制冷红外热像仪系统，主要红外材料为α-Si（非晶硅）与BST(钛酸锶钡)。

1983年美国Honeywell开始研制室温下的热探测器，使用了硅微型机械加工技术，使热隔离性提高，成本降低。

1990-1994年美国很多公司从Honeywell获技术转让，使以VOx（氧化钒）为探测材料的非制冷探测器得到了迅速广泛发展。

VOx材料具有较高的热电阻系数，目前世界上性能最好的非制冷探测器就是采用VOx材料制备的，主要采用8~14μm波段320×240和160×120元的非制冷FPA器件，其结构按部件功能模块化（诸如，光学模块、FPA组件模块、信号读出处理电路模块和显示模块）。

目前市场上有热像仪整机产品，也有各种功能模块单独出售，供用户选用。

3 国外主要几家公司研制生产状况目前，国际上美国、法国、英国和日本的非制冷红外探测器研制生产水平居世界领先水平。