1. 적외선 센서의 작동 원리

목표물과 배경의 적외선이 대물렌즈를 통과하면 검출 소자의 초점면에 상이 맺힙니다. 적외선 검출 소자는 적외선을 전기 신호로 변환하고, 이 신호를 전처리 회로를 통해 처리합니다. 전처리된 적외선 신호는 CDS(상관 이중 샘플링) 회로, 전자 필터링, A/D 변환, NUC(핵산 결합) 및 결함 제거, 합성 선별 과정을 거칩니다. 이렇게 처리된 병렬 디지털 신호는 일정 거리의 전송선을 통해 잠재적 목표물 처리 장치로 전송되어 추가 처리가 진행됩니다.

2. 적외선 센서의 구성 요소

적외선 센서는 대물렌즈(적외선 광학계), 적외선 검출기 모듈, 적외선 신호 전처리 회로, 2차 안정화 장치 및 제어 및 통신 회로로 구성됩니다. 이는 그림 5.31에 나타나 있습니다.

2.1 대물렌즈

적외선 센서의 대물렌즈는 영상 품질과 광학 효율에 대한 요구 조건이 매우 높으며, 기존의 광학 설계 방식으로는 대물렌즈의 광학 효율을 보장할 수 없습니다. 따라서 대물렌즈는 비구면 투과 광학계로 설계해야 합니다. 이 설계는 작동 대역에서 색수차를 보정하기 위해 다양한 재질을 사용하여 제작됩니다.

2.2 적외선 감지 구성 요소

적외선 검출 구성 요소는 다음과 같은 부품으로 구성됩니다.

(1) ID TL005 288×4 LWIR IDDCA 구성 요소.

(2) 검출기 클록 펄스 발생 회로: 검출기의 정상 작동에 필요한 펄스 신호를 생성합니다.

(3) 검출기 바이어스 회로: 검출기의 정상 작동에 필요한 바이어스 전압을 생성합니다.

(4) 펄스 활성화 발생 회로: 각도 측정 시스템에서 생성된 검출기 CCD 판독 회로의 펄스 활성화 신호가 도달하면, 클록 펄스 발생 회로는 CCD에 필요한 펄스 신호를 생성합니다.

3. 적외선 신호 전처리 회로

(1) CDS(Critical Dimension Score): 검출기의 출력 신호에 적용되어 검출기 판독 회로에서 발생하는 스위칭 잡음을 제거합니다.

(2) 전자 필터링: 저주파 잡음을 필터링하고 고주파 잡음을 억제하여 신호 대 잡음비를 향상시킵니다.

(3) A/D 변환: 적외선 신호를 아날로그/디지털 신호로 변환하며, 양자화 레벨은 12비트입니다.

(4) NUC(Non-Uniform Control): 검출기의 288개 채널 각각의 출력 신호를 보정합니다. 동일한 적외선 에너지의 작용 하에서 각 채널에서 생성되는 신호의 불균일도가 0.5% 미만이 되도록 합니다. 선형 응답을 보이는 검출기의 경우, 응답도와 바이어스 포인트에 대한 2점 보정으로 충분하며, 비선형 응답을 보이는 검출기의 경우, 다점 구간별 선형 근사 알고리즘을 사용하여 보정합니다. 특정 유형의 적외선 시스템은 360°를 커버해야 하므로 시스템에 온도 기준을 통합하는 것이 불가능합니다. 2점 및 다점 구분적 선형 근사법과 장면 기반 불균일성 보정에 대한 연구를 통해 작업 조건이 양호함을 확인하고, 이 세 가지 알고리즘을 수행할 수 있는 범용 하드웨어를 개발했습니다.

(5) 결함 제거: 결함 주변의 두 개의 정상 채널 신호 평균을 사용하여 결함을 제거합니다.

(6) 융합 및 정렬: 이전 열의 신호를 인접한 두 열 사이의 시간만큼 지연시킵니다. 두 열을 합성 처리한 후, 하나의 열 신호를 생성하여 융합 및 정렬을 완료합니다.

(7) 병렬 인터페이스: 디지털 적외선 신호, 픽셀 동기화 신호 및 열 동기화 신호를 잠재적 대상 처리 장치로 병렬로 출력하고, 동시에 고니오미터 장치에서 열 동기화 신호를 수신합니다.

4. 제어 및 통신 회로

기능:

(1) 잠재적 목표물 처리 장치로부터 제어 신호(균일도 보정 제어 신호, 자체 점검 제어 신호, 이득 제어 신호 포함)를 수신하고, 자체 점검 결과 신호를 잠재적 목표물 처리 장치로 전송한다.

(2) 안정화 플랫폼 서보 시스템으로부터 플랫폼 자세 신호를 수신한다.

(3) 2차 안정화 장치를 제어한다.

(4) 적외선 신호 전처리 회로를 제어한다.

5. 보조 안정화 장치

보조 안정화 장치는 거울, 자이로스코프, 서보 모터 및 구동 회로로 구성됩니다. 이 장치의 기능은 적외선 광축의 2차 정밀 안정화를 수행하는 것입니다.