扫描式热金属探测器研究.pdfVIP

光电探测系统与信息处理 扫描式热金属探测器的研究 1 1 1 1 2 陈磊 ，武文远 ，龚艳春 ，黄雁华 ，朱万彬 （1中国人民解放军理工大学理学院，江苏，南京 211101；2中国科学院长春光学精密机械与 物理研究所应用光学国家重点实验室，吉林，长春 130033） 摘要 在对传统热金属探测仪器的系统组成和性能分析的基础上，提出了一种扫描式热金属 探测器的设计研制方案，对研制过程中光学系统的设计、光电接收器的选取、信号处理电路 的设计原理做出了详细的分析论述。在现有传统扫描器的基础上，设计了一种具有聚光作用 的柱面扫描镜，简化了系统的结构、降低系统成本；并通过二次门限积累检测信号处理电路 提高了探测仪器的发现概率等参数，明显增强了仪器的整体性能。 关键词 热金属探测器；扫描转镜；光电探测器；积累检测 中图分类号 TN219 文献标识码 A 1概 述 测，可以通过增大红外探测器有效接收面的 热金属探测器作为一种被动式红外探 尺寸来扩大探测视场角。由于半导体工艺的 测仪器，广泛应用于冶金钢铁工业领域对高 限制，大尺寸的单元红外探测器的制作相当 温金属进行检测。它是通过接收高温金属的 困难，因此采用探测器阵列作为光电接收器 红外辐射，探测视场内有无被测目标，为自 [1] 件，如图2 所示[2] [3] 。 动化生产线提供控制信号 。以往传统的热 金属探测器将目标的红外辐射经透镜系统 直接汇聚至单元红外探测器上，如图1所示。 会聚透镜 探测器 图2采用探测器阵列的热金属探测器示意图 f Fig.2 Principle scheme of the detector array HMD 图1 简化光学系统示意图 在实际生产应用中，如果被探测产品部 Fig.1 The simplified sketch of the optical system 分或全部地被氧化铁皮覆盖，探测则非常困 探测器的探测视场角a 、b 为：a a ， 难。以往普通的热金属探测器受到单元光电 f 接收器尺寸的限制，其探测视场比较小（图 1），而且环境中的烟雾、水蒸汽等会使红外 b 线产生折射发生偏折，并减弱探测器能接收 b （a、b 为探测器有效接收面的尺寸； f 的红外线信号，使产品从旁侧经过引起高度 对准热金属探测器的信号减弱甚至完全消 f 为汇聚透镜的焦距），由于单个红外探测器 失，出现漏报或虚报。若采用多元探测器阵 的尺寸较小，a 、b 一般在毫弧度量级， 列则需要探测器阵列中的每个探测器的性 能差别很小，均匀性好，并且探测器阵列需 因此此类热金属探测器主要用于探测范围 要的驱动及信号处理电路相对繁琐，使仪器 较小的生产情况。为了实现宽视场范围的探 作者简介:陈磊（1982—）