1 非制冷探測(cè)器技術(shù)發(fā)展概況
自上世紀(jì)90年代，非制冷凝視型紅外熱像儀迅速進(jìn)入應(yīng)用市場(chǎng)。這種熱像儀與制冷型凝視紅外熱像儀相比，雖然在溫度分辨率等靈敏度方面還有很大差距，但具有一些突出的優(yōu)點(diǎn)：不需制冷，成本低、功耗小、重量輕、小型化、啟動(dòng)快、使用方便、靈活、消費(fèi)比高。
至今，非制冷紅外焦平面陣列(FPA)技術(shù)已由小規(guī)模發(fā)展到中、大規(guī)模320×320和640×480陣列，在未來(lái)的幾年內(nèi)有望獲得超大規(guī)模的1024×1024非制冷焦平面陣列（FPA）。像素尺寸也由50μm減小到25μm，使焦平面靈敏度進(jìn)一步提高。這種非制冷紅外成像系統(tǒng)在軍用和民用領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛，部分型號(hào)產(chǎn)品已裝備部隊(duì)，尤其在輕武器（槍械）瞄準(zhǔn)具、駕駛員視力增強(qiáng)器、單兵頭盔式觀瞄、手持式（便攜）熱像儀等輕武器，以及部分導(dǎo)彈的紅外成像末制導(dǎo)等方面，非致冷熱像儀在近年內(nèi)有望部分取代價(jià)格高、可靠性差、體積大而又笨重的制冷型熱成像系統(tǒng)。
2?現(xiàn)狀
1978年美國(guó)Texas?Instruments研制成功一個(gè)非制冷紅外熱像儀系統(tǒng)，主要紅外材料為α-Si（非晶硅）與BST(鈦酸鍶鋇)。1983年美國(guó)Honeywell開(kāi)始研制室溫下的熱探測(cè)器，使用了硅微型機(jī)械加工技術(shù)，使熱隔離性提高，成本降低。1990-1994年美國(guó)很多公司從Honeywell獲技術(shù)轉(zhuǎn)讓?zhuān)挂訴Ox（氧化釩）為探測(cè)材料的非制冷探測(cè)器得到了迅速?gòu)V泛發(fā)展。VOx材料具有較高的熱電阻系數(shù)，目前世界上性能更好的非制冷探測(cè)器就是采用VOx材料制備的，主要采用8~14μm波段320×240和160×120元的非制冷FPA器件，其結(jié)構(gòu)按部件功能模塊化（諸如，光學(xué)模塊、FPA組件模塊、信號(hào)讀出處理電路模塊和顯示模塊）。目前市場(chǎng)上有熱像儀整機(jī)產(chǎn)品，也有各種功能模塊單獨(dú)出售，供用戶(hù)選用。
3?國(guó)外主要幾家公司研制生產(chǎn)狀況
目前，國(guó)際上美國(guó)、法國(guó)、英國(guó)和日本的非制冷紅外探測(cè)器研制生產(chǎn)水平靠前。英國(guó)的公司主要是BAE公司，正在研制生產(chǎn)PST-鋯鈦酸鉛和BST-鈦酸鍶鋇混合結(jié)構(gòu)的熱釋電型陶瓷探測(cè)器，單元式結(jié)構(gòu)的正在研制。
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日本的主要有三菱公司，正在研發(fā)的主要有Si?P/N結(jié)型和YBaCuO電阻型熱探測(cè)器兩種，規(guī)格均為320×240，像元素尺寸均為40μm，在f/1條件下，Si?P/N結(jié)型FPA的NETD（噪聲等效溫差）優(yōu)于120mK，YBaCuO電阻型FPA的NETD優(yōu)于80mK。日本電氣公司主要從事VOx電阻型探測(cè)器研究，新報(bào)道320×240?FPA像素尺寸為37μm，熱響應(yīng)時(shí)間為12ms，填充因子為72%，其熱像儀的NETD為100mK（f/1,60Hz）。
美陸軍在“未來(lái)戰(zhàn)斗系統(tǒng)”使用和部署三種第三代熱像儀：第一種是采用制冷型探測(cè)器，具有較大的焦平面陣列（1024×1024或2048×2048），擴(kuò)大目標(biāo)探測(cè)器范圍和提高靈敏度，并能在中波和長(zhǎng)波波段工作，采用多光譜紅外探測(cè)器，兼?zhèn)湓诶浔尘爸凶R(shí)別目標(biāo)和穿透煙霧的能力。這種熱像儀將裝備那些將來(lái)優(yōu)先發(fā)展的作戰(zhàn)平臺(tái)，如計(jì)劃于2008年開(kāi)始生產(chǎn)，將用于代替現(xiàn)役“艾布拉姆斯”坦克、“布雷德利”步戰(zhàn)車(chē)的陸軍“未來(lái)戰(zhàn)車(chē)系統(tǒng)”。
第二種是非制冷型第二代高性能單色探測(cè)器，凝視型FPA（1024×1024），可裝備美陸軍未來(lái)的無(wú)人駕駛車(chē)輛；第三種是非制冷、體積小、成本低的多光譜、凝視型FPA的探測(cè)器，用于微型無(wú)人駕駛車(chē)輛或未來(lái)的偵察監(jiān)視器材，還將代替現(xiàn)役夜視頭盔的微光增強(qiáng)管。美陸軍的“未來(lái)”宇宙戰(zhàn)士傳感器將應(yīng)用這種具有全天候觀測(cè)功能的輕型熱像儀。
表1部份國(guó)外典型非制冷紅外探測(cè)器性能
混合結(jié)構(gòu)型BST鐵電型探測(cè)器
Raytheon公司W(wǎng)1000系列
用于輕型武器熱瞄具（LTWS）、駕駛員視力增強(qiáng)器（DVE）、手持式熱像儀和車(chē)載式駕駛儀，重1.7kg，探測(cè)距離550米，截至2003年9月該公司已交付美陸軍10000個(gè)，其中用于LTWS裝備的Specter?IR是320×240?FPA?BST,?已裝備M16、M4、M203和M136等，其探測(cè)和識(shí)別(人)距離為200米。
薄膜鐵電型探測(cè)器（TFFE）
正處于研發(fā)階段：320×240、像素尺寸為48.5μm，NETD為90~170mk,?填充因子55%.
VOx（氧化釩）電阻型探測(cè)器
DRS公司U3000/U4000型（美）
這種非制冷微測(cè)輻射熱計(jì)紅外探測(cè)器，用于武器觀瞄，已裝備美陸軍。320×240元FPA像素尺寸為51μm，波長(zhǎng)8~12μm，NETD（U3000）為64~75mk，重量為1.36kg。
DRS公司LTC650TM??1999年制成，640×480?FPA，像素尺寸為28μm，NETD?<0.1℃重量為2.4kg。
DRS公司U6000型（美）??2001年制成，640×480?FPA，像素尺寸為25.4μm，2002年5月對(duì)其熱像儀進(jìn)行了演示。
Raytheon公司（美）
2000年制成，640×480?FPA，像素尺寸為25μm，熱響應(yīng)時(shí)間10ms，NETD為35mK（平均），填充因子>70%。??α-Si(非晶硅)電阻性探測(cè)器
Raytheon公司（美）??目前已批量生產(chǎn)，國(guó)際市場(chǎng)銷(xiāo)售，主要用于商業(yè)和民用。??160×120?FPA，像素尺寸為46.8μm，?NETD<?100mK。
Sofradir(法)?UL01011型（2001
年）和UL01021E型（2002年）
LET1/GEA公司（法）自1992年開(kāi)始從事α-Si微測(cè)輻射熱計(jì)研究,打破了美國(guó)在這方面的壟斷。2000年Sofradir的子公司ULIS公司
購(gòu)買(mǎi)LET1/CEA的技術(shù)轉(zhuǎn)讓。??320×240?FPA，像素尺寸為45μm，填充因子>80%，NETD分別為90mk和100mk，UL01021E型內(nèi)裝恒溫裝置。
2003年報(bào)道正在研發(fā)產(chǎn)品：(1)?320×240?FPA，像素尺寸為35μm，NETD為36mk（50Hz,?f/1），熱響應(yīng)時(shí)間為12ms，熱阻抗為4.2×107k/W；(2)?25μm像素，320×240?FPA面陣NETD值為35μm像素320×240?FPA面陣的2.2倍，個(gè)別產(chǎn)品達(dá)到與35μm相同的性能。
4?國(guó)內(nèi)主要幾家公司研制生產(chǎn)狀況
1995年，中科院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械研究所采用微機(jī)械加工技術(shù)研制成低成本線列32元、128元硅微測(cè)熱輻射計(jì)陣列，NETD為300mK，存儲(chǔ)時(shí)間為1ms。
2000年12月，中科院上海技術(shù)物理研究所采用新工藝制成的鈦酸鍶鋇鐵電薄膜材料性能通過(guò)鑒定達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，與美國(guó)TI公司演示的第一代非制冷探測(cè)器所用材料相同。
我國(guó)在非制冷紅外熱像儀方面的研發(fā)集中在部分高等院校和研究所。從事經(jīng)營(yíng)非制冷紅外熱像儀的公司大部分只停留在一些外圍設(shè)備和開(kāi)發(fā)軟件的業(yè)務(wù)上，核心的機(jī)芯部分均系國(guó)外進(jìn)口。
4?國(guó)內(nèi)主要幾家公司研制生產(chǎn)狀況
1995年，中科院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械研究所采用微機(jī)械加工技術(shù)研制成低成本線列32元、128元硅微測(cè)熱輻射計(jì)陣列，NETD為300mK，存儲(chǔ)時(shí)間為1ms。
2000年12月，中科院上海技術(shù)物理研究所采用新工藝制成的鈦酸鍶鋇鐵電薄膜材料性能通過(guò)鑒定達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，與美國(guó)TI公司演示的第一代非制冷探測(cè)器所用材料相同。
我國(guó)在非制冷紅外熱像儀方面的研發(fā)集中在部分高等院校和研究所。從事經(jīng)營(yíng)非制冷紅外熱像儀的公司大部分只停留在一些外圍設(shè)備和開(kāi)發(fā)軟件的業(yè)務(wù)上，核心的機(jī)芯部分均系國(guó)外進(jìn)口。