军用紫外探测技术及应用

绪论1 0.1 概念定义1 0.2 系统应用4 0.2.1 概述4 0.2.2 典型应用5第1章 辐射源11 1.1 导弹11 1.1.1 火箭发动机工作机制12 1.1.2 辐射机理14 1.2 飞机19 1.3 人工辐射源21 1.3.1 气体放电光源21 1.3.2 发光二极管26 1.3.3 超高温黑体29 1.3.4 紫外激光器29

绪论1 0.1 概念定义1 0.2 系统应用4 0.2.1 概述4 0.2.2 典型应用5第1章 辐射源11 1.1 导弹11 1.1.1 火箭发动机工作机制12 1.1.2 辐射机理14 1.2 飞机19 1.3 人工辐射源21 1.3.1 气体放电光源21 1.3.2 发光二极管26 1.3.3 超高温黑体29 1.3.4 紫外激光器29 1.4 自然辐射源32 1.4.1 太阳32 1.4.2 大气36 1.4.3 气辉37 1.4.4 闪电37 1.5 背景杂波环境38第2章 辐射传输及测量40 2.1 中紫外辐射的大气传输40 2.1.1 大气40 2.1.2 紫外辐射衰减机理43 2.1.3 辐射传输的LOWTRAN计算49 2.2 紫外辐射的测量55 2.2.1 紫外辐射传输的测量55 2.2.2 辐射源的测量计算57 2.3 紫外辐射的测量仪器58 2.3.1 辐射计60 2.3.2 光谱辐射计65 2.3.3 成像光谱辐射计66 2.3.4 紫外成像仪67第3章 紫外光学69 3.1 光学系统设计69 3.1.1 关键设计参量69 3.1.2 光学性能及像质72 3.1.3 设计过程及分析77 3.2 紫外光学材料79 3.2.1 一般描述79 3.2.2 玻璃80 3.2.3 晶体85 3.2.4 其他透紫外材料87 3.3 滤光器88 3.3.1 一般描述88 3.3.2 干涉滤光器89 3.3.3 吸收型滤光器93 3.3.4 声光滤光器94 3.3.5 组合型96 3.4 窗口/整流罩96 3.4.1 窗口96 3.4.2 整流罩98 3.5 典型光学系统设计99 3.5.1 反射式紫外光学系统99 3.5.2 折反式紫外光学系统101 3.5.3 折射式紫外光学系统102 3.5.4 光学机械设计110第4章 紫外探测器112 4.1 光电真空紫外探测器112 4.1.1 主要组成单元112 4.1.2 典型器件123 4.2 固体紫外探测器130 4.2.1 光电二极管130 4.2.2 光敏电阻133 4.2.3 紫外扩谱CCD134 4.2.4 宽禁带探测器143 4.3 混合组件148 4.3.1 ICCD组件148 4.3.2 电子轰击CCD154 4.3.3 组件的性能评估比较155 4.4 小结164第5章 信号检测与处理166 5.1 光子信号的统计特性166 5.1.1 光子速率166 5.1.2 辐射源发射光子的泊松分布167 5.2 光子计数169 5.2.1 基本原理169 5.2.2 光电子脉冲的输出特性170 5.2.3 检测电路172 5.2.4 光子计数方法的优点177 5.3 光子计数成像177 5.3.1 光子计数成像器件的读出方式178 5.3.2 检测原理及解算方法179 5.3.3 检测电路185 5.4 模拟图像的采集与处理190 5.4.1 采集190 5.4.2 处理193 5.5 数字图像的处理及目标检测196 5.5.1 图像的预处理196 5.5.2 点源目标的检测200第6章 系统设计209 6.1 基本设计理论209 6.1.1 基础物理知识209 6.1.2 系统设计的若干理论问题214 6.1.3 系统输出SNR及探测距离218 6.2 成像型紫外告警系统220 6.2.1 概述220 6.2.2 紫外成像传感器222 6.2.3 信号处理226 6.3 概略型紫外告警系统231 6.3.1 概述231 6.3.2 紫外概略传感器232 6.3.3 信号处理233 6.3.4 应用方式235 6.4 天基紫外预警系统236 6.4.1 工作原理236 6.4.2 主要性能分析237 6.5 紫外超光谱成像探测系统239 6.5.1 概述239 6.5.2 工作原理240 6.5.3 系统模型及内涵240 6.6 紫外通信系统248 6.6.1 工作原理及特点248 6.6.2 系统组成250 6.6.3 紫外通信的应用256 6.7 紫外制导系统257 6.7.1 工作原理257 6.7.2 寻的器261第7章 仿真测试与试验评估263 7.1 数字仿真评估263 7.1.1 探测系统仿真模型263 7.1.2 传感器性能模型264 7.1.3 系统性能评估模型266 7.1.4 仿真评估途径267 7.2 半实物仿真测试269 7.2.1 紫外场景仿真的要求269 7.2.2 半实物仿真体系结构270 7.2.3 半实物仿真的基本组成272 7.2.4 仿真测试的应用273 7.3 内场性能测试274 7.3.1 成像品质275 7.3.2 灵敏度及视场276 7.3.3 空间分辨力277 7.3.4 反应时间/探测概率278 7.4 外场试验评估279 7.4.1 地面静态外场试验279 7.4.2 地面动态外场试验285 7.4.3 飞行试验287 7.5 紫外目标模拟器288 7.5.1 设计要求288 7.5.2 紫外辐射源的模拟289 7.5.3 远场紫外模拟器291 7.5.4 近场紫外模拟器293 7.5.5 性能测试295参考文献296

本书阐述了军用紫外探测及应用的基本概念、基本理论和工程设计开发方法，内容包括紫外辐射源、辐射的传输及测量、紫外光学系统设计、各类紫外探测器及应用、光子计数和光子成像计数等检测和处理、典型紫外探测系统的设计实例分析以及系统的测试仿真与试验评估。　 本书适合军用紫外探测领域工程技术人员和相关专业技术人员参考，也可作为光学工程专业研究生、本科生的辅助教材。

作者从军事应用需求出发，以理论联系实际的方式，尽量多地结合一些实例和图示来介绍相关的基础和应用技术，以加深对紫外探测基本理论和设计方法的理解。紫外探测包含内容较广，本书主要集中在近年来研究应用较为活跃的一些军事领域。