一种红外探测器的图像采集系统

Telecom Power Technology设计应用新型模式红外热成像测温系统设计与实现谭振鹏（广东电网有限责任公司佛山供电局，广东由于传统的红外测温装置不具备数据传输功能，且工作模式单一，故以传统红外测温装置为基础，研发监测数据端。

新型数字式红外测温传感器具有较好的可移植性，既可以实现在线监测模式与便携测温模式的随机切换，又可以满足对现场测温数据的传输，PC诊断。

通过设计实验验证新型数字化测温系统的准确性，结果表明该系统可满足电力设备现场出现的测温需求，非电气设备；红外测温；多模式；便携测量；在线监测Design and Implementation of New Mode Infrared Thermal Imaging TemperatureMeasurement SystemTAN ZhenpengFoshan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co.Because the traditional infrared temperature measurement device does not have the data transmission 2020年11月10日第37卷第21期Telecom Power TechnologyＮｏｖ．　１０，２０２０，Ｖｏｌ．　３７　Ｎｏ．　２１　谭振鹏：新型模式红外热成像测温系统设计与实现都由不同的模块组成，各个模块之间既可以相互联系协同工作，又可以发挥自身功能。

其核心功能为App 的主干功能，通过分析红外测温发出的需求数据，设计满足电气设备的测温需求。

2.4 PC 端后台软件PC 端后台软件实现了对电力设备运行状态的评估，具体包括对电气设备温度的远程监测、报警以及预警等功能[2]。

在电力现场的维修和生产过程中，智能终端或监控中心可利用PC 软件优势实时监控现场，并查看和分析历史数据，同时还可以查看当时的红外成像等，促使监测手段更加灵活。

红外热像仪选型及图像调试标准目次1红外热像仪基本概念 (3)2红外热像仪成像原理 (4)2.1红外探测器成像原理 (4)2.2硬件设计原理 (5)2.3软件设计原理 (6)3红外图像调校标准 (7)3.1非均匀性校正（NUC） (7)3.2图像增强 (9)3.3鬼影（Ghost） (10)3.4坏点(Bad Pixels) (10)3.5对比度 (11)3.6锅盖 (12)3.7补偿（Calibration） (12)3.8本底图像 (12)3.9自适应动态范围压缩（AGC） (13)3.10图像细节增强（DDE） (13)3.113D DNR数字降噪 (13)4红外镜头选型 (14)4.1光学镜头常用的材料 (14)4.2红外光学镜片材料选型 (14)4.3红外镜头选型 (15)5红外探测器选型 (17)5.1制冷型探测器类型 (18)5.2制冷探测器场景应用 (23)5.3非制冷型探测器类型 (24)5.4非制冷型探测器封装类型 (25)6红外热像仪关键参数选型 (28)6.1焦距 (28)6.2视场角 (28)6.3响应率 (29)6.4响应时间 (29)6.5噪声 (30)6.6噪声等效功率NEP (30)6.7信噪比 (30)6.8噪声等效温差（NETD） (30)6.9最小可分辨温差（MRTD） (30)6.10探测率 (31)6.11帧率 (31)6.12空间分辨率 (31)7总结 (31)7.1红外热成像优势 (31)7.2红外热像仪应用 (32)7.3红外热成像探测器的技术趋势 (34)1红外热像仪基本概念红外热成像技术是一种通过利用物体表面的热辐射来识别物体表面温度分布的检测技术，它通过红外探测器将光信号转化为电信号，再经过处理后转化为热像图，以便人们观察。

红外辐射是一种电磁波辐射。

它的波长介于可见光和微波之间，通常被分为近红外、短波红外、中波红外和长波红外及远红外区域。

a）近红外辐射波段：0.78-1微米b）短波红外辐射波段：1-3微米c）中波红外辐射波段：3-5微米d）长波红外辐射波段：8-14微米e）远红外波段：14-1000微米图1红外光谱波长图红外热像仪由红外光学镜头、红外探测器、信号处理器和图像处理器等组成。

红外热像仪使用说明热像仪的操作以红外热像仪的工作原理为基础。

热像仪通常作为一种开源节流的检测工具，可用于诊断、维护和检查电气系统、机械系统和建筑结构，另外，科学研究和企业研发人员也可以通过热成像技术攻克各类研究过程中的难题。

热像仪操作了解热成像系统的基本操作知识非常有用，因为热像仪必须在设备的限制范围内工作，这一点至关重要。

这可以更准确地检测和分析潜在的问题。

热像仪旨在检测目标所放出的红外辐射。

参见图1-3。

目标是指使用热像仪进行检查的物体。

热像仪目标热像仪检测目标所发出的红外辐射图1-3 目标是指使用热像仪进行检查的物体。

热像仪旨在检测目标所发出的红外辐射。

红外辐射通过热像仪的光学镜片聚焦于探测器，从而引起反应，通常是电压或电阻的变化，该变化由热成像系统中的电子元件读取。

热像仪产生的信号将转换成电子图像（温度记录图）并显示在屏幕上。

温度记录图是经过电子处理后显示在屏幕上的目标图像，在该图像中，不同的色调与目标表面上的红外辐射分布相对应。

在这个简单的过程中，热像仪可以查看与目标表面上发出的辐射能量相对应的温度记录图。

热像仪组件典型的热像仪由多个常用组件组成，包括镜头、镜头盖、显示屏、探测器和处理电子元件、控件、数据存储设备、配有手带的把柄以及数据处理和报告制作软件。

这些组件因热成像系统的类型和型号而异。

参见图1-4。

图1-4 典型的热像仪由多个常用组件组成，包括镜头、镜头盖、显示屏、控件和配有手带的把柄。

热像仪通常都带有一个便携包，用于放置热像仪、软件及现场使用的其它相关设备。

镜头。

热像仪至少配有一个镜头。

热像仪镜头可以捕获红外辐射并使之聚焦于红外探测器上。

探测器将作出反应并生成电子（热）图像或温度记录图。

热像仪镜头用于采集传入的红外辐射并使之聚焦于探测器上。

大多数长波热像仪的镜头包含锗(Ge)薄层增透膜，可以改善镜头的透光能力。

显示屏。

热图像显示在热像仪的液晶显示屏(LCD) 上。

LCD 显示屏必须足够大，而且足够清晰，以便在各种场合的不同光线条件下轻松查看图像。

DLT6642016带电设备红外诊断应用规范(2024版)一、前言随着我国电力行业的快速发展，带电设备红外诊断技术作为一种高效、安全的检测手段，在电力系统运行维护中发挥着越来越重要的作用。

为了进一步提高红外诊断技术的应用水平，确保电力设备安全、可靠运行，根据近年来红外诊断技术的实际应用经验和研究成果，特制定本规范。

二、范围本规范规定了带电设备红外诊断的基本原则、诊断方法、诊断设备、数据处理与分析、诊断报告等内容，适用于电力系统运行、检修、试验、科研等相关单位。

三、术语和定义3.1 红外诊断：利用红外探测器检测带电设备表面温度分布，通过分析温度变化来判断设备运行状态的技术。

3.2 热像仪：用于红外诊断的仪器，能够将红外辐射转换为可见图像。

3.3 温差：两个测点之间的温度差。

3.4 设备缺陷：设备在运行过程中出现的异常现象，可能导致设备失效或故障。

四、基本原则4.1 安全第一：红外诊断应在确保人员安全和设备正常运行的前提下进行。

4.2 全面检测：对带电设备进行红外诊断时，应全面检测设备表面温度分布，不得遗漏重点部位。

4.3 实时监测：红外诊断应定期进行，发现异常情况及时处理。

4.4 数据对比：红外诊断结果应与历史数据、同类型设备数据进行对比，以确定设备运行状态。

五、诊断方法5.1 直接检测法：直接检测带电设备表面温度分布，分析温度变化。

5.2 差值检测法：检测两个测点之间的温差，分析温差变化。

5.3 相关系数法：计算设备表面温度分布与正常状态下的相关系数，分析相关性变化。

5.4 预测分析：根据设备历史红外诊断数据，预测设备未来运行状态。

六、诊断设备6.1 热像仪：应选用具有高分辨率、高灵敏度、高帧率的红外热像仪。

6.2 数据采集系统：用于采集红外热像仪的数据，应具有高速、高精度、抗干扰能力。

6.3 数据处理与分析软件：用于分析红外诊断数据，应具有强大的数据处理和分析功能。

七、数据处理与分析7.1 数据预处理：对采集到的红外诊断数据进行滤波、去噪、温度校正等预处理。

摘要红外辐射是一切物体的固有特性,由于红外线有着普通电磁波和可见光无法比拟的优点,因此目标红外辐射特征的模拟技术也就成为国内外各大科研机构争相研究的技术领域。

近年来,随着红外成像技犬的日趋成熟,其在各军事领域中的应用也日益广泛。

随着红外制导技术的发展,为了提高武器的性能,在武器的设计和研制阶段就必须对红外导引头的各项指标进行检测,这时需要提供目标红外特性的模拟。

针对这个需要,本文就外界环境对红外模拟靶标系统的影响机理进行探讨，设计了能够模拟目标红外特性的智能红外靶标系统，论文介绍了红外靶标系统的整体设计过程、原理样机的软硬件设计过程和样机的制作过程。

将需要模拟的目标红外图像的数据经处理后传输,通过控制系统把数据转换成驱动时序,再通过外围的功率驱动电路,对目标靶阵列进行加热,在目标靶上形成所模拟目标的红外特征;在总体方案优化设计的基础上,本课题提出了红外靶标模块化拼接的优化设计方法,将高分辨率模拟靶分为若干小分辨率模拟靶进行拼接,从而实现了高分辨率图像的模拟，智能红外靶标系统总体技术研究过程包括系统应用理论介绍、靶标的总体设计、样机的硬件设计、样机的软件设计、实验及结果分析五个部分。

智能红外靶标系统应用目标与背景的红外辐射特性和PID控制算法作为理论基础,运用matlab软件计算理论模型,以FPGA作为控制系统的核心,采用功率放大器件驱动外围电路。

最终,将己有的目标的红外图像作为数据源,在样机上将目标红外特性再现。

关键词:红外靶标红外特性薄膜电阻阵列FPGAAbstractInfrared radiation is the inherent characteristic of all objects because the infrared has advantages of ordinary electromagnetic wave and visible light can not match so the simulation technology of infrared radiation feature of targets has become the technology to study the major domestic and foreign research institutions In recent years, along with the infrared imaging technology dog matures its application in the military field is increasingly wide spread With the development of the infrared guidance technology in order to improve the performance of weapons design and manufacture of the weapons must be the indicators of infrared seeker simulation were detected, then needs to provide the infrared characteristics of the target.In view of this, this paper discusses the mechanism of the influence of the external environment of the infrared target system, design a intelligent infrared target system can simulate infrared features of objects, this paper introduces the overall design, prototype production process process principle of infrared target system software and hardware design and prototyping. Will be required to simulate target infrared image data processed by the control system of transmission, the data into time driven, and then through the external power driving circuit, heating of the target array, the formation of infrared characteristics of simulated target in the target; optimization design based on the generalplan, this thesis the optimal design method of infrared target modular splicing, the high resolution simulation target is divided into several small resolution simulation target mosaic, so as to realize the simulation of high resolution image, intelligent infrared target system technology research process including system theory is introduced, the target of overall design, prototype hardware design, the prototype software design experimental results and analysis, the five part. Application of target and background infrared target system of intelligent infrared radiation characteristics and the PID control algorithm as the theoretical basis theoretical calculation model using MATLAB software, taking FPGA as the core of the control system, a power amplifier driving circuit. Finally, the infrared mage has some target as the data source, reproduced in the infrared characteristics of prototype will target.Keywords: infrared target infrared properties of thin film resistor array FPGA第一章绪论1.1引言在红外成像制导武器大量装备的今天,对红外制导和红外成像制导武器的目标识别及目标跟踪的技术要求越来越高,为了在武器的设计和研制阶段对真实客观地评估各种红外成像搜索和跟踪系统的动态性能, 例如进行导引头红外响应及目标识别的试验,以验证设计的正确性。

第1篇一、实验目的本次实验旨在了解红外定位成像技术的原理和应用，通过实际操作，掌握红外定位成像系统的基本操作流程，验证红外定位成像技术在空间定位和形貌测量方面的精度和实用性。

二、实验原理红外定位成像技术是利用物体发射的红外辐射，通过红外探测器接收并转换成电信号，然后经过信号处理，最终实现物体的定位和形貌测量。

该技术具有非接触、非破坏、实时等特点，广泛应用于工业检测、医疗诊断、安防监控等领域。

三、实验设备1. 红外定位成像系统：包括红外相机、控制器、显示器等。

2. 被测物体：实验过程中需选用合适的被测物体，以便验证实验效果。

3. 软件平台：用于数据采集、处理和分析。

四、实验步骤1. 系统调试：连接红外相机、控制器和显示器，确保设备正常工作。

2. 环境设置：将被测物体放置在实验平台上，调整红外相机与被测物体的距离，确保红外相机能够清晰捕捉到被测物体的红外辐射。

3. 数据采集：开启红外相机，进行数据采集。

采集过程中，需注意调整相机的曝光时间、增益等参数，以获得最佳图像效果。

4. 图像处理：将采集到的图像数据传输至软件平台，进行图像处理。

主要包括：去噪、分割、特征提取等。

5. 定位与形貌测量：根据图像处理结果，利用定位算法实现被测物体的空间定位，同时利用形貌测量算法获取被测物体的表面形貌信息。

6. 结果分析：对实验结果进行分析，验证红外定位成像技术在空间定位和形貌测量方面的精度和实用性。

五、实验结果与分析1. 空间定位：实验结果表明，红外定位成像技术在空间定位方面具有较高的精度。

在实验过程中，通过对多个被测物体的定位，验证了该技术的实用性。

2. 形貌测量：实验结果表明，红外定位成像技术在形貌测量方面具有较高的精度。

通过对被测物体表面形貌的测量，可以有效地获取物体的三维信息。

六、实验结论1. 红外定位成像技术具有非接触、非破坏、实时等特点，在空间定位和形貌测量方面具有较高的精度和实用性。

2. 通过本次实验，掌握了红外定位成像系统的基本操作流程，为后续研究奠定了基础。