〈综述与评论〉俄罗斯非制冷微测辐射热计红外热成像系统的发展状况吴 铮，陆剑鸣，白丕绩，田 萦（昆明物理研究所，云南昆明 650223）摘要：简单介绍了俄罗斯在非制冷微测辐射热计红外热成像系统领域的基本状况，“旋风”中央科学技术研究所完全能代表俄罗斯在该领域的发展水平，详细介绍了该研究所开发的多款非制冷微测辐射热计红外热成像系统，最后分析了俄罗斯在非制冷微测辐射热计红外热成像系统领域的发展特点。
关键词：俄罗斯；“旋风”中央科学技术研究所；微测辐射热计；非制冷红外热成像系统中图分类号：TN216 文献标识码：A 文章编号：1001-8891(2011)08-0443-07Development Status of Uncooled Thermal Imaging SystemBased on Microbolometers in RussiaWU Zheng，LU Jian-ming，BAI Pi-ji，TIAN Ying(Kunming Institute of Physics, Kunming 650223, China)Abstract：Basic status of uncooled thermal imaging system based on microbolometers in Russia is introduced simply. The Cyclone Central Institute of Science and technology represents the Russia’s developmental level in the field. A variety of uncooled infrared thermal imaging systems based on microbolometers developed by the institute are introduced. At last, the features of Russia developments in the field are analyzed.Key words：Russia，cyclone Central Institute of Science and technology，microbolometer，uncooled infrared thermal imaging system引言与制冷型红外热成像系统相比，非制冷红外热成像系统的主要优点是：无需制冷，功耗小，系统更轻便，造价更低廉等。
非制冷红外热成像系统在军事和民用领域广为使用，具有极为广阔的市场前景。
目前世界各国除了大力发展制冷式红外热成像系统外，也在不遗余力地发展非制冷红外热成像系统。
非制冷红外热成像系统一般采用微测辐射热计红外焦平面探测器和热释电红外焦平面探测器两种类型，它们各有优缺点，从目前世界上非制冷红外热成像系统的发展和装备状况来看，两者的装备量都很大，各自的应用前景都很广阔[1,2]。
与采用热释电红外焦平面探测器的非制冷红外热成像系统相比较，微测辐射热计红外热成像系统的优势在于不需要机械调制器就能工作（而热释电红外焦平面探测器则需要调制器），从而使整个系统功耗较低；此外，在突破了与硅平面工艺的兼容性后，微测辐射热计焦平面探测器具有极高的性价比；同时，微测辐射热计在8～12μm波段里具有较高的灵敏度，这对开发多通道系统来说具有极大的潜力。
采用大规模探测阵列的非制冷凝视型微测辐射热计红外热成像系统于上个世纪90年代开始研制开发，目前已经达到了工业量产化水平阶段。
目前微测辐射热计红外焦平面探测器一般采用氧化钒（VO x）或多晶硅、非晶硅两种材料[3]。
作为世界军事强国之一的俄罗斯，除了大力发展各种制冷式红外热成像系统外，也在不断发展包括微测辐射热计焦平面在内的非制冷红外热成像系统，并取得了显著成效。
1 俄罗斯非制冷微测辐射热计红外热成像系统的基本状况按照前苏联的专业分工，在俄罗斯的非制冷红外热成像系统领域里，特别是在非制冷微测辐射热计红外热成像系统的研发和生产领域里，“旋风”（Циклон）中央科技研究所始终代表着俄罗斯的发展水平。
该研究所不但自主开发了各型非制冷微测辐射热计焦平面探测器，而且在整机系统的开发上，在俄罗斯都占有绝对的主导地位，其产品不但大量装备在军用领域，而且在民用领域也广为使用。
尽管“奥里昂”科研中心和科学院西伯利亚分院半导体物理研究所等单位也在一定程度上进行着该领域里的研发工作，但其侧重点不在于非制冷微测辐射热计红外热成像组件和系统的研发。
“奥里昂”中心主要从事制冷型红外焦平面探测器组件的研发；科学院西伯利亚分院半导体物理研究所除了从事传统制冷型红外热成像技术的基础研究外，还大量从事红外热成像技术的前沿领域研究，如量子阱、量子点和纳米技术研究。
在非制冷微测辐射热计红外热成像研发领域里，“奥里昂”中心仅在多年前成功开发了一款160×120元微测辐射热计红外焦平面探测器组件，并利用该组件成功开发出了非制冷红外热像仪；科学院西伯利亚分院半导体物理研究所也在多年前成功开发了一款320×240元微测辐射热计红外焦平面探测器组件，也利用该组件成功开发出了非制冷红外热像仪。
就非制冷微测辐射热计红外热成像组件和系统研发和生产的专业性而言，与“旋风”中央科技研究所相比较，上述两单位的研究规模小，不成体系，系统和整机的开发更少，也未见有其产品有量产化和装备上的报道。
在非制冷微测辐射热计红外热成像组件和系统的应用领域里，虽然国家应用光学研究所和乌拉尔光机厂分别利用8～12μm 320×240元非制冷微测辐射热计红外焦平面探测器成功开发出了СОН 820 和СОН 910型陀螺稳定多通道光电系统；圣彼得堡“老貌”（ЛОМО）公司（原列宁格勒光机厂）利用8～12μm 320×240元非制冷微测辐射热计红外焦平面探测器成功开发出了马乌格里-4（Маугли）三视场便携式红外热成像观察仪和马乌格里-2М（Маугли）便携式热瞄具，还利用8～12μm 160×120元非制冷微测辐射热计红外焦平面探测器成功开发出了ТВТ-1型便携式热像仪。
但上述单位的侧重点也不在于非制冷微测辐射热计红外热成像组件及系统的研究和开发，而以光电系统系统的总体开发和生产为主，而且在他们所开发的光电系统中，所采用的非制冷红外焦平面探测器组件大多来自“旋风”中央科技研究所。
此外，俄罗斯还有其他单位也开发出了多款非制冷微测辐射热计红外热成像系统及整机，但无论是在开发规模上，以及在量产水平上，还是在军/民领域的装备上，都无法和“旋风”中央科技研究所相提并论，更重要的是他们所采用的非制冷红外焦平面探测器组件也都来自“旋风”中央科技研究所。
本文通过对“旋风”所及其开发的几款非制冷热像整机产品进行简单介绍，然后分析俄罗斯在非制冷红外热成像系统领域里的发展状况。
2 代表俄罗斯非制冷微测辐射热计红外热成像系统研发状况的“旋风”所的单位简介“旋风”中央科技研究所[8]位于莫斯科，成立于1961年6月，以前隶属于前苏联电子工业部。
目前，“旋风”中央科技研究所隶属于俄罗斯电子工业总公司。
俄罗斯电子工业总公司下属有12个企业和15个研究所，“旋风”中央科技研究所是其中之一。
通过多年来的不断发展壮大，该研究所目前是俄罗斯唯一一家经过国家认证的研发、生产非制冷红外热成像系统及观察系统的单位。
“旋风”中央科技研究所主要研发方向为：大规模研发和生产现代光电系统及设备；研发、生产8～12μm波段非制冷微测辐射热计红外焦平面组件、整机及系统；研发、生产基于量子阱焦平面探测器的红外热成像系统；研发、生产低亮度电视系统；研发、生产多波段光电综合系统；研发、生产工作在0.2～14μm波段的光学系统及其组件；与瑞典Vectronix公司合资研发、生产目标指示系统；研发、生产超大规模集成电路，以及“系统芯片”级的信号处理电路；研发、生产某些专用附件，如系统产品、电子电路产品、算法处理器、软件编程、材料等；对生产时所采用的一些国外电子元器件进行认证。
研究所开发的产品广泛应用于俄罗斯/独联体国家的陆、海、空、天及边防部队。
由于该研究所在俄罗斯的非制冷红外热成像系统领域里占有极其重要的地位，因此俄罗斯/独联体国家政府和军方首脑多次视察该单位，并体验研究所开发的产品。
3“旋风”所开发的部分产品“旋风”所开发的整机产品有以下几大类：便携式非制冷红外热像仪、非制冷热像仪、低亮度电视摄像机、双波段视频观察系统、多通道视频观察系统和其他一些专用设备。
由于本文的侧重点不在低亮度电视系统，因此对该研究所开发的此类系统不予介绍。
1）便携式非制冷红外热像仪4442011年8月 吴 铮等：俄罗斯非制冷微测辐射热计红外热成像系统的发展状况 Aug. 2011445目前，“旋风”所自主开发了三款便携式红外热像仪，分别是“斯科巴-3”（Скопа-3）便携式热像仪、“斯科巴-4”（Скопа-3）便携式热像仪和“西奇-3”（Сыч-3）便携式热像仪。
这三款非制冷便携式热像仪都是用于简单和复杂气象条件下，以及在人工干扰条件下对指定区域检查时对目标进行全天候的搜索和观察，进行搜索救生作业，查明火源等。
其主要应用领域为边境防护，重要设施防护，公共安全防护，陆地和水上搜索救生，消防，自然资源监测，生态监测，非损伤检查等。
它们都是采用了先进的非制冷微测辐射热计焦平面探测器，工作在长波红外波段。
由于采用了高品质的锗光学系统，因此能保证最有效地发挥微测辐射热计的性能。
“西奇-3”便携式热像仪带有测角和测距电子模块，可以评价到目标的距离和角坐标。
该热像仪可以接到外部电源和监视器上，既可以作为固定式，也可以作为活动式使用。
2009年4月“西奇-3”便携式热像仪荣获第12届“阿尔希梅德”国际金奖，同时还获第10届“21世纪高新技术”金奖。
2）另外两款非制冷热像仪 目前，“旋风”所自主开发了两款非制冷红外热像仪，分别是“涅亚西奇”（Неясыть）和“萨普伞”（Сапсан）非制冷热像仪，都采用aSi/V ox 微测辐射热计红外焦平面探测器。
这两款非制冷热像仪都用于在中等距离（达到数公里）和在复杂气象条件下（森林着火烟雾、粉尘、照灯直射等）条件下对目标进行全天候地探测、识别烟雾和浓雾等），以及在使用人工干扰（如灯光和探和观察。
它们主要应用在固定式和活动式周视观察系统，边境防护，重要设施防护，公共安全，陆上和水面搜索救生系统，自然资源监测和生态监测等领域。
这两款热像仪里采用了先进的非制冷微测辐射热计焦平面探测器工艺技术，热像仪工作在长波红外波段。