随着红外热成像技术的不断发展,红外热成像仪已经广泛的应用于各行各业中。对于安防用红外热成像仪,由于其常年工作在室外,环境温度的扰动将对引起其内部红外光学系统成像质量发生变化。因此,需要研究红外热成像仪在环境温度与其内部热源叠加时其内部的温度场的分布情况,以及由此引起的光机元件的热变形及热应力对红外光学系统成像质量的影响。根据分析结果为红外热成像仪设计相应的热控措施,对提高红外热成像仪的工作稳定性具有重要意义。本文主要利用光机热集成分析方法对处于各环境温度场下的红外热成像仪整机进行分析。首先建立了红外热成像仪整机有限元模型,并利用热分析软件ANSYS ICEPAK分析得到了红外热成像仪在各环境温度下的温度分布。利用分析得到的结果,在ANSYS WORKBENCH中对红外热成像仪进行了热—结构耦合分析,分析得到了红外热成像仪在非均匀温度场下光机元件的热变形及热应力,以及光学系统中镜片中心厚度、镜片间隔的变化。其次,为了分析红外镜头中镜片面形的变化对红外光学系统成像质量的影响,利用Zernike多项式作为有限元软件与光学软件的接口。在有限元分析结果中提取了镜面节点数据,通过Zernike多项式拟合得到了前37项Zernike系数。最后,将得到的镜片中心厚度、间隔变化以及各面的Zernike系数带入到光学设计软件ZEMAX中对红外光学系统的成像质量变化进行了分析。根据成像质量分析的结果,有针对性的对红外热像仪进行了热控设计,保证了红外热成像仪在外界环境温度变化时内部的温度。为了验证分析结果的准确性,对红外光热成像仪进行了整机高低温成像实验。实验结果表明,红外热成像仪在高低温情况下的成像质量与仿真分析得到的结果相一致,证明了分析方法的准确性。