红外热象仪最小可分辨温差的计算和测量

　　一、前言

　　红外热成象技术是现代科学技术发展的一个重要分支，它广泛地用在军事、科学研究、工农业生产和医疗卫生等各个部门。红外热象仪可以把物体的红外图象转变为可见光图象，从而把我们的视觉范图由可见光扩展到红外范围。表征热象仪性能的主要参数有最小可分辨温差(MRTD)、最小可探测温差(MDTD)和等效噪声温差(NETD)等。MRTD是用得最普遍的综合性能参数，它考虑了系统各环节及人的视觉心理等特性，能较全面地反映系统的质量。

　　二、MRTD的测试原理

　　用热象仪观察图1中的四杆目标图案，当目标与背景的温差从零逐渐增大直到观察者能从显示器上有把握地分辨出图案的条纹时，杆形目标与背景之间的温差就是该图案空间频率下的最小可分辨温差。

　　测试图案由四根垂直条纹组成，每四根为一组。每一组的条纹之问的间隔与条纹等宽度，条纹的长宽比为7:1，条纹与背景均为黑体。显然，MRrrJ)是空间频率的函数。改变空间频率业重复上述过程，就可以裕到如图2所示的MRTD与空间频率的关系曲线。

　　三MRTD的计算

　　计算MRTD必须分析热成象系统的各个环一有及人的眼睛对·不同空问频率信号的响应悄况，即要研究频率传输性能问题，可用传递函数来描述系统不同空间或时间频率的响应一特性。红外热成象系统的总的传递函数为光学系统、探测器、电子线路、显示器及人的眼睛劣环节的传递函数的乘积

　　光学系统传递函数

　独立的随机变量之和会随着随机变量数目的增加而趋于高斯分布，N个带宽有限的传递困数之积会随N的增大而趋向高斯分布。对于热成象系统N为4、7，因而传递函数近似为高斯分布。

　　这就是MRTD的一般表达式。

　　四、MRTD的测试方法

　　1.确定洲试圈案的空间频率

　　首先要制作各种不同空甸频率的相应四杆图案。四杆目标条纹的宽度y在显示屏上所成的象y产的尺寸可以通过作图法求得。由图中相似三角形可以求得:

　　式中S为四杆目标到热象仪的距离;F是热象仪透镜的焦距。若显示屏的宽度为d，则空间频率用线对数表示为:

　　测试装置及测试步骤

　　MRTD的测试装置见图4所示。共有三部分组成:第一部分是辐射源，温度在O一100℃可调;绍二部分是背景片和四杆口标图案(用涂有e>0.95黑漆的铝板制成)。四杆目标图案置于室温，背景片后面用辐射源加热。调节辐射源温度可以造成日标与背景之间的温度差，姆度可由红外测温仪或热象仪读得;第三部分是待测热象仪。