军用热像仪标称静态距离性能

    引言

    军用热像仪（以下称“系统”）诸多性能特性要求中，距离性能为其首要者无可争议；而各种距离性能的预计模型，却难为学术与工程广泛认同，但由美国夜视实验室（NIGHT VISION LABORATORY)“热像系统静态性能模型”（STATIC PERFOMANCEMODEL FOR THERMAL VIEWING SYSTEMS）引入的最小可分辨温差^[1]（MRTD，The minimum resolvabletemperature difference）概念，已被接受为热像仪主要规范特性。MRTD 反应了支配系统性能的空间分辨力、热灵敏度和观察者视觉生理物理特性，是系统性能综合量度的主观参数。静态性能模型给出了 MRTD的理论预计程序和测试规程，并使两者精度相匹配。

    北约（NATO）据此提出了热像系统标称静态距离性能标准化协议（STANAG 4347），规定一个用于NATO 热像系统距离性能评估和比对的简捷有效的数学模型。众所周知，包括美英法德的北约主要成员国，是热像技术的先导，又多年大量装备三军，其标准化协议应具可行性和权威性。该模型^[2]规定的目标、大气条件，DRI判据，具有规范意义。

    1 规定条件

    目标尺寸：2.3m×2.3m

    目标背景温差：2K（背景温度 288K）

    大气透射比:

    在给定目标尺寸和规定分辩判据下，按式(3)、(4)、

    3 工程验证

    我部门十余年为三军提供十数项数百台一、二代热像装备，引用该模型评估距离性能，使用测试MRTD 值和我部门 7551 工程开发的基于我国近 30 年六大区寒暑四季不同能见度和气溶胶模型的红外大气传输模型^[3]给出的大气红外透射比，与外场试验数据符合良好。

    4 分辨判据解读

    该模型引用的分辨判据中的线对数 lp/target，就是系统敏感元扫描分解目标的物空间周数，在引入MRTD 参数后，模型的分辨成为极限探测概念，不再是诸如航拍要求的高调制度图像、而仅需(3～5)%的调制度；矩形光敏面探测器的调制传递函数^[4]为smc函数，如式(7)和图 5。

     MTF(r/r_c)＝sinc(r/r_c)=sin(πr/r_c)/(πr/r_c)          (7)

式中：r_c＝1/α＝探测器截止频率，mrad^－1；α＝a/f′＝探测器张角，mrad；a＝探测器线宽，μm；f′＝系统焦距，mm。

    因而系统DRI距离要求的MRTD相应空间频率r接近但低于系统探测器截止频率。