1、 微光象增强器实验指导书微光象增强器实验指导书1目目 录录第一章第一章 微光象增强器说明微光象增强器说明 .- 2 -一、产品介绍：.- 2 -二、实验仪说明.- 3 -第二章第二章 实验指南实验指南 .- 4 -一、实验目的.- 4 -二、实验内容.- 4 -三、实验仪器.- 4 -四、实验原理.- 4 -五、注意事项.- 6 -六、实验操作.- 6 - 微光象增强器实验指导书微光象增强器实验指导书- 2 -第一章第一章 微光象增强器说明微光象增强器说明一、一、产品介绍：产品介绍：实现夜间视物的关键措施是使夜天徽光图像的亮度增强到肉眼可感知的程度。当代的微光放大“能手” ，是从电子技术舞台上
2、的“陨星”真空电子管发展起来的，正电子放大技术中，电子管的应用范围越来越窄。然而，彼消此涨，电子管改头换面成为微光像增强器，在夜视领域再显明星风采。微光像增强管实质上是带光阴极的、具有电子放大和显像功能的电子管，由于具有增强图像亮度的功能，又名“微光像增强器” 。微光像增强器是直视型微光夜视系统的核心，其作用是把微弱光图像增强到足够的亮度，以便人们用肉眼进行观察。 微光像增强器是一种真空成像器件，主要由光阴极、电子光学系统和荧光屏组成。其图像增强作用主要由三个环节完成。即外光电效应的光阴极把输入到它上面的低能辐射图像转变为电子图像；电子图像通过特定的静电场或电磁复合场而获得能量井被加速聚焦到该
3、电子光学系统的像面上，位于电子光学系统像面的荧光屏被高速电子轰击而发出和入射图像强弱相应的被增强了的目标可见图像。亮度增益盒等效背景照度是衡量像增强器性能的两个重要参数,它直接影响了微光也是系统整机的性能。因此,对像增强器的亮度增益和等效背景照度测试技术的研究具有重要意义。本实验仪通过对像增强器的亮度增益和等效背景照度进行测试，研究像增强器实验仪工作原理及相关特性，进而掌握微光像增强器的使用方法。微光像增强器相关参数：阴极面直径：18mm荧光屏直径：13mm 微光象增强器实验指导书微光象增强器实验指导书- 3 -光阴极灵敏度（850nm）：4.5mA/W分辨率：中心视场 30lp/mm亮度增益
4、：800等效背景照度：0.4ulx放大率：0.450.5工作电压：1000016000V尺寸：3657mm二、实验仪说明二、实验仪说明照度表和亮度表显示的实际是光电倍增管电流。照度表单位为 nA，亮度表单位为 nA。 微光象增强器实验指导书微光象增强器实验指导书- 4 -第二章第二章 实验指南实验指南一、一、实验目的实验目的1、了解像增强器工作原理及特性2、测量像增强器的亮度增益3、测量像增强器的等效背景照度二、实验内容二、实验内容1、测量像增强器的亮度增益2、测量像增强器的等效背景照度三、实验仪器三、实验仪器1、像增强器特性测试实验仪 1 台2、电源线 1 根四、实验原理四、实验原理1、 亮
5、度增益的测试原理足够的亮度是观察图像的必要条件“在入射照度一定时,像增强器荧光屏输出亮度的大小由亮度增益决定” 。像增强器的亮度增益定义为:在标准光源照明和微光像增强器额定工作电压下,荧光屏的输出亮度 L 与光电阴极处输入照度 EV 之比，即：GL=L/EV(1)式中:荧光屏的输出亮度的单位为:cd/m2,输入照度的单位为:lx。由于荧光屏具有朗伯发光体的特性,发光的亮度分布符合余弦分布律,因此亮度增益也可以通过测试阴极面入射光通量 in 和荧光屏输出光通量 out 之比获得:GL=(outAC)/(inAS) (2) 微光象增强器实验指导书微光象增强器实验指导书- 5 -式中: AS 为像增
6、强器的荧光屏有效面积, AC 为阴极面的有效面积。 通过(1)和(2)式两种测试方法均可获得亮度增益,本实验仪采用(2)式的测试方法,即通过测量光通量之比来测量亮度增益。2、等效背景照度的测试原理合适的亮度是人眼观察图像的必要条件,但像增强器的输出亮度并不都是有用的，在输出荧光屏的图像上,除了有用的成像亮度外,还存在一种非成像的附加亮度,称之为背景。像增强器的背景包括无光照射情况下的暗背景和因入射信号的影响而产生的信号感生背景。暗背景的产生的主要原因是光电阴极的热电子发射和管内颗粒引起的场致发射。为了与来自目标的照度相比较,通常用等效背景照度来表示暗背景。为了使荧光屏亮度等于暗背景亮度值,而需
7、在光阴极面上输入的照度值,就称为等效背景照度。测试时首先测试像增强器无照射时的荧光屏亮度,该亮度通常用光电倍增管转化成电流值,设为 Ia。然后以一定的照度入射像增强器阴极面,再测出此时的荧光屏亮度,设该亮度对应的光电倍增管的输出电流为 Ib,此时的阴极面入射照度为 Eb,则等效背景照度 Ebe 为:Ebe=EbIa/(Ib-Ia)式中:等效背景照度 Ebe 的单位为 lx实验仪测试框图 微光象增强器实验指导书微光象增强器实验指导书- 6 -高压电源光源滤光片高压调节光阴极荧光屏光源驱动光照度调节亮度计探头照度计探头亮度信号处理照度信号处理亮度显示照度显示图 1如图 1 为像增强器亮度增益和等效
8、背景测试系统的原理方框图,测试系统由光源、滤光片、测试盒、光学系统、光电倍增管、信号处理模块、和电源等部分组成。光源和滤光片用于产生亮度增益和等效背景照度测试所需的光照；测试盒用于放置待测像增强器，光学系统一方面将荧光屏输出光成像在光电倍增管的阴极面。光电倍增管用于将光通量信号转化为电流信号，信号处理模块用于对光电倍增管输出的微弱电流信号进行处理,然后通过表头显示。五、注意事项五、注意事项1、通电之前确保光照度调节旋钮和高压调节旋钮左旋到底，一面冲击损坏像增强器。2、实验仪内部有高压部件，请不要自行拆卸，防止高压对人造成伤害。六、实验操作六、实验操作与实验要求与实验要求( (下划线部分为实验要
9、求下划线部分为实验要求) )1）亮度增益测量实验照度表显示的实际是光电倍增管电流，结果为(显示值/10)nA，亮度表显示的实际是光电倍增管电流，单位为 nA。根据倍增管阳极灵敏度 RI=10A/lm，可计算出光通量大小。根据倍增管阴极面大小：直径 18mm，可计算出光照度值。 （照度 微光象增强器实验指导书微光象增强器实验指导书- 7 -(Luminosity)指物体被照亮的程度，采用单位面积所接受的光通量来表示，表示单位为勒克斯(Lux,lx) ，即 1m m2 。 1 勒克斯等于 1 流明(lumen,lm)的光通量均匀分布于 1m2 面积上的光照度。1、高压调节旋钮和光照度调节旋钮左旋到
10、底，依次打开电源开关光源开关照度表开关像增强器电源开关(高压开关)亮度表开关。2、调节光照度旋钮，使光源输出某一固定光照度。3、调节高压调节旋钮至 12KV 左右，直到亮度表显示值稳定（表明像增强器工作在额定电压） 。4、读取照度表和亮度表数值，根据公式 =I/RI(其中 RI为灵敏度)计算出光通量大小(阴极灵敏度也为 10A/lm)。5、 根据 GL=(outAC)/(inAS) 式中: AS 为像增强器的荧光屏有效面积, AC 为阴极面的有效面积阴极面直径：18mm荧光屏直径：13mm计算出像增强器的亮度增益。5、换一个照度值，再次测量像增强器的亮度增益。比较两次测量结果并分析。6、依次关
11、闭电源开关光源开关照度表开关像增强器电源开关(高压开关)亮度表开关。2）等效背景照度测量实验1、高压调节旋钮和光照度调节旋钮左旋到底，依次打开电源开关像增强器电源开关(高压开关)亮度表开关。2、调节高压调节旋钮至 12KV 左右，直到亮度表显示值稳定（表明像增强器工作在 微光象增强器实验指导书微光象增强器实验指导书- 8 -额定电压） 。3、读取亮度表数值，设为 Ia。4、打开光源开关，调节光照度旋钮，使光源输出某一固定光照度，读取亮度表数值，设为 Ib。5、打开照度计开关，读取照度表数值 Ib2，计算出阴极面入射照度 Eb：Eb=(Ib2/RI)/AC。其中 RI为灵敏度，大小为 10A/lm，AC 为阴极面的有效面积。6、再根据表达式：Ebe=EbIa/(Ib-Ia)，求出等效背景照度 Ebe。式中:等效背景照度 Ebe 的单位为 lx（lm/m2） 。7、更换照度，再次测量等效背景照度。8、比较两次测量结果并分析。9、依次关闭电源开关光源开关照度表开关像增强器电源开关(高压开关)亮度表开关。
