采用氧化钒探测器的热像仪
概述
采用氧化钒焦平面探测器的非制冷热像仪在国内是一种比较新型的热像仪。氧化钒材料焦平面探测器与多晶硅相比有更好的图像质量和灵敏
度，可更好地满足不同的使用要求。而过去国内生产的热像仪主要采用的是多晶硅测辐射热计。
特点
(1) 采用了先进的非制冷测辐射热计（氧化钒）凝视型焦平面探测器；
(2)
探测器的规格为324×256，可以更好地适应PAL电视制式的要求；
(3)
探测器单个光敏元的面积较小（38μm间距），从而可以减小热像仪系统的体积和重量；
(4)
探测器的灵敏度更高，在f/1.6时NETD可达到85mK，当f/1.0时，其NETD等效为35mK，接近一般的制冷型探测器。因而使热像仪具有更高的探测和识别距离；
(5)
内部采用了很好的非均匀性补偿电路，因此不需要使用热电制冷器（TEC）来稳定焦平面的工作温度，在（-40~+75℃）的工作温度范围内，热像仪具有良好的图像均匀性和动态范围；
(6) 由于不使用TEC，使热像仪带来启动工作快和功耗低两大特点。2s的驱动时间，可以使热像仪随时开机使用，无需等待。而热像仪机芯的功耗可以减小到1.5W，延长了电池的工作时间；
(7)
具有2倍的数字变焦功能；
(8)
新的图像处理能力提高了图像的清晰度，并能输出伪彩色图像。
下面为使用50mm镜头的HY721H型热像仪探头摄取的热图像
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性能参数
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参
数
项
目 |
性
能 |
注
释 |
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焦平面探测器 |
非制冷氧化钒微测辐射热计 |
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阵列规格 |
324×256（PAL制时使用320×255） |
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像素尺寸 |
38μm |
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光谱范围 |
7.5~13.5μm |
长波红外(LWIR) |
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视频输出 |
PAL |
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数字输出 |
可选用 |
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噪声等效温差 |
探测器：35mK（F=1）85mK（F=1.6） |
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非均匀性校正 |
内部快门 |
在快门驱动的0.7s时间内图像冻结 |
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成像启动时间 |
2s |
内部无热电制冷TEC |
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图像控制 |
正像、负像、2倍电子变焦 |
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热像仪操作 |
自动或手动 |
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串口通信 |
RS-232 |
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信号接口 |
电源连接、模拟视频输出、通信接口、数字接口 |
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电源 |
5.0~24VDC |
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图像显示 |
内置LCD或外接CRT显示器 |
黑白或彩色图像 |
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工作温度范围 |
-40~+75℃ |
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可观察的高温范围 |
在自动时可到150℃ |
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功耗 |
热像仪机芯：1.5W |
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光学
f=40mm时 |
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F=1 |
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视场 |
17.4°×13.1° |
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瞬时视场 |
0.95mrad |
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尺寸（mm）
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210（长）95（宽）70（高）(采用40mm镜头、LCD显示和锂电池) |
取决于选用的镜头、显示器和电池 |
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重量（kg） |
机芯97g(总重量取决于镜头、显示器和电池，上述配置约1.5kg) |
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可选用的光学镜头 |
焦距50、75、100、125、150mm 或者25、35mm（需要更换接口） |
整体结构可根据用户要求进行设计 |
对特定目标的作用距离（光学F=1，探测/识别概率为50%）
探测和识别距离与目标特性、气候和气象条件、以及显示器和显示方式有很大关系。假定：
目标种类：等效尺寸2.3m×2.3m车辆，等效温差2℃
1.7m×0.6m直立的人员（等效成1m×1m），等效温差2℃
气象条件：中纬度夏季、乡村消光系数、能见度5km
中纬度冬季、乡村消光系数、能见度5km
探测标准：目标等效尺寸占有一个像素
识别标准：分成目标等效尺寸占有3.5个像素和7个像素两个等级
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光学系统焦距/mm
(F=1时) |
40 |
50 |
75 |
100 |
125 |
150 |
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探测距离 |
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2.3m×2.3m车辆（冬季）/km |
1.9 |
2.4 |
3.6 |
4.8 |
6.0 |
7.4 |
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2.3m×2.3m车辆（夏季）/km |
1.9 |
2.4 |
3.6 |
4.8 |
5.2 |
5.2 |
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1.6m×0.5m人员/km |
0.75 |
1.1 |
1.6 |
2.1 |
2.7 |
3.2 |
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识别距离 |
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2.3m×2.3m（3.5像素）/km 2.3m×2.3m（7像素）/km |
0.7 0.4 |
0.9 0.4 |
1.3 0.6 |
1.7 0.9 |
2.0 1.0 |
2.6 1.3 |
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1.6m×0.6m人员 (3.5像素) /km 1.6m×0.6m人员 (7像素) /km |
0.30 0.15 |
0.38 0.19 |
0.56 0.28 |
0.75 0.38 |
0.95 0.48 |
1.14 0.57 |
目前已研制的采用氧化钒探测器的产品
（1）HY721H型
热像仪探头，不带显示器
采用焦距为50mm，F=0.8的镜头，可提高热像仪的温度灵敏度
光学视场：13.9º×10.5º
瞬时视场：0.76mrad
重量：小于1kg
不带外壳 带外壳
（2）HY721F型
热像仪探头，不带显示器
采用焦距为100mm的镜头（F=1）
光学视场：7
º×5.6
º
瞬时视场：0.38mrad
电源：可采用220V交流电源或12VDC
热像仪外加防护罩，可在室外环境下使用。热像仪的操作可通过RS-232控制。可为用户配云台，图像信号也可以使用无线传输。
重量：小于3.5kg（内置交流电源，不包括无线传输）
（3）HY721P型
带3.5英寸LCD显示器和可充电锂电池的手持热像仪
可以外接不同种类的显示器
采用焦距为40mm，F=1的镜头，也可换用较大口径的镜头
光学视场：17.4º×13.1º
瞬时视场：0.95mrad
重量；小于1.5kg（40mm镜头）
电池使用时间：大于3h
