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熱成像儀是最重要的一類光電成像系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域。熱成像儀的性能（包括有效監(jiān)控范圍：檢測(cè)、識(shí)別和確認(rèn)）可以通過測(cè)量三個(gè)重要參數(shù)來相對(duì)準(zhǔn)確地估計(jì)，這些參數(shù)是最小分辨溫差（MRTD）、調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）和噪聲等效溫差（NETD）（至少要測(cè)量MRTD）。這些參數(shù)的測(cè)量可以使用市場(chǎng)上提供的不同測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行（包括Inframet公司提供的系統(tǒng)，在“熱成像儀”部分有所描述）。

然而，問題在于典型的測(cè)試系統(tǒng)僅在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)熱成像儀進(jìn)行測(cè)試。在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，成像儀環(huán)境溫度和目標(biāo)背景溫度約為20攝氏度，而在實(shí)際監(jiān)控工作條件下，這兩個(gè)溫度可能會(huì)從約-40攝氏度到約+60攝氏度或更高。這意味著，在實(shí)驗(yàn)室條件下表現(xiàn)幾近完美的成像儀，在極端環(huán)境/背景溫度下可能表現(xiàn)得非常差。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室條件下表現(xiàn)平平的成像儀，在極端環(huán)境/背景溫度下可能能保持幾乎相同的性能。

在這種情況下 Inframet開發(fā)了三個(gè)測(cè)試系統(tǒng)，從而模擬真實(shí)工作條件下測(cè)試熱像儀性能： EXIR-1、EXIR-2、EXIR-3（圖1）。

圖1 a）EXIR-1、b）EXIR-2、c）EXIR-3

EXIR-1系統(tǒng)由兩個(gè)模塊組成：1) CHI專用半透明溫度艙，可以插入被測(cè)試的成像儀；2) 典型的實(shí)驗(yàn)室級(jí)DT系統(tǒng)，用于測(cè)試熱成像儀。

EXIR-2系統(tǒng)由兩個(gè)模塊組成：1) 特殊的ADT非熱成像投影儀；2) CHP投影艙。被測(cè)試的成像儀和圖像投影儀都被插入到CDP投影艙中。

EXIR-3系統(tǒng)由三個(gè)模塊組成：CHI半透明成像儀艙、CHP投影艙和ADT非熱成像投影儀。被測(cè)試的成像儀被插入到CHI成像儀艙中。ADT非熱成像投影儀被插入到CHP投影艙中。被測(cè)試的成像儀可以通過第一個(gè)艙的半透明窗口和第二個(gè)艙的孔看到非熱成像投影儀。這個(gè)設(shè)計(jì)概念能夠獨(dú)立調(diào)節(jié)成像儀環(huán)境溫度和背景溫度，是世界上首個(gè)具有這種模擬能力的測(cè)試系統(tǒng)。EXIR-3系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基于待批準(zhǔn)的專利解決方案。

這三種測(cè)試系統(tǒng)都能夠在可變工作條件下測(cè)量熱成像儀的所有重要參數(shù)。EXIR-1和EXIR-2能夠模擬成像儀環(huán)境溫度和目標(biāo)背景溫度大致相等的大多數(shù)典型工作場(chǎng)景。只有在EXIR-3系統(tǒng)中，這兩種溫度才能在大約-40℃到至少+60℃的范圍內(nèi)完全獨(dú)立調(diào)節(jié)，從而可以模擬所有可能的工作場(chǎng)景（見表1）。

表 1.成像儀環(huán)境溫度 以及不同監(jiān)測(cè)下的目標(biāo)背景溫度場(chǎng)景

編輯搜圖

這些新測(cè)試系統(tǒng)在評(píng)估監(jiān)控?zé)岢上駜x過程中可以帶來熱成像計(jì)量領(lǐng)域的革命。與只能模擬實(shí)驗(yàn)室條件的典型測(cè)試系統(tǒng)相比，這些新測(cè)試系統(tǒng)能夠在實(shí)際工作條件下更準(zhǔn)確地評(píng)估熱成像儀的性能。這些新測(cè)試系統(tǒng)還可以展示新的技術(shù)改進(jìn)方法，以提高在極端條件下的性能。因此，這些新測(cè)試系統(tǒng)在不久的將來可能會(huì)成為熱成像儀用戶和制造商的非常有價(jià)值的工具。

本節(jié)介紹的測(cè)試系統(tǒng)（EXIR-1、EXIR-2、EXIR-3）基本上是為測(cè)試在中波紅外（MWIR）和長(zhǎng)波紅外（LWIR）光譜帶上工作的熱成像儀而開發(fā)的。然而，它們可以通過更換輻射源和寬帶窗口進(jìn)行修改，以測(cè)試可見光-近紅外（VIS-NIR）相機(jī)、短波紅外（SWIR）成像儀或多傳感器系統(tǒng)。測(cè)試后者系統(tǒng)尤其重要，因?yàn)檫@些測(cè)試系統(tǒng)不僅能夠測(cè)量圖像質(zhì)量，還能夠在模擬的實(shí)際工作條件下測(cè)量視軸誤差。