论文部分内容阅读
红外仿真系统可以部分有效代替外场试验,用于测试红外成像系统的性能,近年来逐渐成为研究的热点。其中半实物仿真方法可对整个红外成像系统,包括光学系统,探测器响应和信号处理系统的整体性能进行全面的测试,是红外仿真系统研究中的重点。半实物红外仿真系统包括红外场景生成系统、红外场景发生器和随动装置等。其中红外场景发生器是半实物红外仿真系统的关键部分。
本文比较了各种国际上主流的红外场景发生技术方案,最终将课题确定在基于DMD(Digital Micromirror Device)器件的红外场景发生器的研究。DMD是一种典型的MEMS器件,通过对反射光开关调制来产生图像信息。它有着优良的性能和极高的可靠性。然而DMD器件的原生应用是可见光投影系统,将DMD器件应用于红外波段需要克服一些关键技术问题。本文研究的就是将DMD器件应用于红外场景发生器的关键技术。
本文深入研究了DMD器件本身,详细论述了其工作原理、数据写入、复位方式和封装结构。DMD应用于红外仿真系统,首先需要将其光学窗口更换为透红外的光学材料。不当的窗口更换操作非常容易造成DMD微镜损坏和微镜铰链失效。通过大量实验经验总结,本文创新性的提出了一种DMD光学窗口二次封装的方法。
基于DMD的红外场景发生器的光学引擎分为照明光学系统和投影光学系统两部分。本文研究了照明投影光学系统的设计方法,介绍了非成像光学理论在照明光学系统设计中的应用。最终提出了两种光学引擎结构,并分别给出了设计实例。
DLP DiscoveryTM4100是Texas Instruments公司提供的DMD器件开发平台。本文深入研究了在该平台下DMD器件的数据写入和复位控制时序,并基于该平台设计了脉冲宽度调制法显示红外灰度图像的程序。
文章最后对本文研制的红外场景发生器原理样机进行了测试,并对测试结果进行了分析。