氧化钒热敏薄膜非致冷红外探测器的等效模型

建立了氧化钒热敏薄膜微测辐射热计的PSPICE模型,结合一个具体的CMOS读出电路给出探测器的等效电路模型,分析了探测器的电学和噪声特性,根据等效模型基于微测辐射热计电阻RD和读出电路MOS沟道宽度2个设计参数对噪声等效温差(NETD)进行了优化,优化数据表明:参数RD取值为2~11 kΩ,W取值为0.1~1.0μm时,得到的NETD值为0.133 4~0.188 5 K。     

非晶硅微测辐射热计热学和力学仿真研究

通过理论计算及有限元方法仿真研究微测辐射热计的热学和力学性能,得出了微桥桥腿尺寸与微桥的热导、热时间常数、桥面温升以及由微桥自身重力引起的位移形变的关系;提出了为了兼顾较好的热学和力学性能,需要选取合适的微桥桥腿尺寸的观点.以像元尺寸50μm×50μm的微桥结构为例,选取了非晶硅微测辐射热计理论上的最佳桥腿尺寸,得到桥腿的热导值5.05×10-7W/K,热时间常数1.18ms,桥面温升34.71mK,最大位移形变量.62×10-4μm.     

非晶硅微测辐射热计热学和光学分析

通过理论计算得到了桥腿长度和宽度与热导和桥面温升之间的线性关系,辐射功率和桥面温升之间的线性关系,并利用ANSYS软件对线性关系进行模拟验证.根据光学导纳矩阵法,利用MatLab软件模拟微测辐射热计对红外线的吸收率,结果表明微测辐射热计对8～13μm波段红外有很好的吸收率.分析结果为微测辐射热计的研制提供了可靠依据.     

MEMS技术在非制冷热红外探测器中的应用

微机电系统(MEMS)技术是以实现机电一体化为目标的一项新兴技术,它在红外器件制作中的引入为非制冷红外探测器的实用化开辟了新的途径。目前,应用MEMS技术制作的主要有微测辐射热计微桥结构和微悬臂红外探测器双层悬臂结构2种。对它们各自的工作原理、组成结构、MEMS工艺实现以及发展方向作了较为详细的阐述。     

基于兰姆波谐振器和超表面的谐振式热红外探测器研究

设计了一种基于氮化铝(AIN)兰姆波谐振器和超表面的谐振式热红外探测器,基于超表面结构的吸收器用于对特定波长红外辐射的吸收,再利用AIN兰姆波谐振器的温度频率效应检测红外辐射。首先,对兰姆波谐振器的电极周期、电极宽度、AIN薄膜厚度和支撑轴尺寸进行优化设计,设计了电极周期分别为12 μm和1.2 μm的谐振器结构,其工作频率分别为365 MHz和2544 MHz。其次,设计了方形结构超表面的等离子体吸收器,并研究分析其红外吸收机理及结构尺寸对吸收性能的影响规律。通过集成超表面红外吸收器并调节吸收结构尺寸,实现可调谐、近100%的双带吸收性能,在3~5 μm和8~12 μm处的吸收率均超过99.5%,谐振式热红外探测器的响应时间低于0.8 ms、热噪声等效功率低于10e-11 Hz/μW。     

微机械Golay腔型红外探测器的研究

通过分析微机械Golay腔型红外探测器设计中影响性能的关键因素:温致压变系数、红外吸收层、阻尼噪声,提出了一种采用硅和玻璃阳极键合技术实现的新型Golay腔型红外探测器。计算其灵敏度为2 700 pF/W、噪声等效功率为8.4×10-8W/Hz1/2和响应时间为0.5m s。利用光学测量变形,可以实现探测器无电化设计,使得测量不受强电磁场和湿度的影响。     

微热板中微纳空气间隙传热特性研究

在微热板(MHP)的应用过程中,其本身的热特性是影响器件性能的重要因素之一,同时加热电极和衬底之间的气体间隙传热是影响MHP热特性的一个关键因素.采用标准CMOS工艺和简单的post-CMOS工艺,设计制作了一种具有550 nm空气间隙的MHP,在热稳态下利用MHP的自加热效应测得了空气间隙的传热热导,结果表明:截面积为35 μm ×35 μm、厚550 nm的空气间隙的热导为6.74 ×10-5W/K,MHP的整体热导为7.51 ×10-5W/K,可见在MHP热耗散中,空气间隙传热占主导地位.     

低相位噪声宽带LC压控振荡器设计

基于0.13μm CMOS工艺,设计了一款低相位噪声宽带LC压控振荡器。采用开关电容阵列使VCO在达到宽调谐范围的同时保持了低相位噪声。采用可变容阵列提高了VCO频率调谐曲线的线性度。仿真结果表明,在1.2 V电源电压下,电路功耗为3.6 m W。频率调谐范围4.58 GHz-5.35 GHz,中心频率5 GHz,在偏离中心频率1 MHz处相位噪声为-125d Bc/Hz。     

CMOS微环境pH传感芯片研究

基于离子敏感场效应晶体管(ISFET)基本结构及其电学特性,提出了一种应用标准CMOS工艺实现的多层浮栅结构pH-ISFET.利用CMOS标准工艺中LPCVD淀积的Si3N4钝化层作为氢离子敏感层,pad工艺形成微区域独立传感窗口.片上集成100 μm×100 μm电极提供参考电位,消除了外加参考电位引起的溶液电压分布不均的现象.缓冲液从pH值1-13范围内对ISFET进行了测量,器件阈值电压随溶液pH值变化的平均灵敏度为44 mV/pH,线性度在10%范围内.本结构可用于生物微环境pH值集成传感芯片设计中.     

非制冷红外焦平面高灵敏像元微桥设计

介绍了硅微桥结构的传热物理模型及其理论计算方法。提出一种星膜像元尺寸为360μm×360μm,具有“桌形”绝热框架支撑的微桥结构像元,用有限元分析证明其有较小的热导G,能获得很高的响应率。微桥结构在非制冷红外焦平面（UFPA）单元探测器中起着力学支撑、热隔离和电连接的作用,其品质优劣直接影响着UFPA器件的成像性能。     

智能红外硫分析仪的设计

基于红外光谱吸收原理,文章介绍了一种利用热释电传感器设计的双通道红外硫分析仪器的技术方案。详细介绍了该仪器的系统结构,检测电路设计和气体浓度计算推导。对仪器的准确度和精密度进行了测试,测试结果表明符合国标要求。     

Fast alignment of a complex tracking detector using advanced track models

The inner silicon detector of the Compact Muon Solenoid experiment (CMS) at CERN?s LHC consists of 16 588 modules. Charged-particle tracks in the detector are used to improve the accuracy to which the position and orientation of the modules are known. This contribution focuses on the Millepede-II algorithm, one of the two alignment algorithms used by CMS. Recently an advanced track model has been introduced into the CMS alignment procedure, which is based on the “Broken Lines” model and is able to take multiple Coulomb scattering in the detector material properly into account. We show the unique approach needed for solving the alignment problem in a reasonable amount of time. Emphasis is given to the mathematical treatment of the problem.     

红外弱小目标检测算法综述

红外探测技术具有不受环境等因素干扰的优势,在红外制导、预警等军事领域的应用日益广泛。随着对红外弱小目标检测技术的研究越来越深入,相应的检测方法越来越多样。本文通过对红外弱小目标图像中目标与背景的特性以及红外弱小目标检测技术难点问题进行分析,根据当前是否利用帧间相关信息,分别从基于单帧红外图像和基于红外序列两个角度,选取了相应的红外弱小目标算法进行对比,对其中典型算法的原理、流程以及特点等进行了详细综述,并对每类检测算法的性能进行了比较。针对红外弱小目标图像信噪比低的特点,对红外弱小目标检测算法的难点问题进行分析,给出了目前各种算法的解决方法和不足,探讨红外弱小目标检测算法的发展方向,即研究计算量小、性能优、鲁棒性强、实时性好和便于硬件实现的算法。     

一种新型火焰安全监控系统的设计与实现

介绍了一种新型火焰安全监控系统，并详述了系统实现的方法及火焰检测部分的软硬件设计．为燃烧器的管理和燃料安全提供了一种很好的方法。     

Micromachined silicon bolometers as detectors of soft X-ray, ultraviolet, visible and infrared radiation

This paper presents the development of micromachined thin-film silicon microbolometers which can be used for detection of soft X-ray, UV, visible and infrared radiation. The detector structure is a 1 μm thick polysilicon/Si₃N₄ membrane suspended over a cavity. This structure has been obtained by anisotropic etching of silicon with a previously deposited polysilicon/Si₃N₄ sandwich. Alternatively, porous silicon has been used as the sacrificial layer. Devices have been characterized. Good values of the voltage responsivity and detectivity have been obtained.     

Automatizing the online filter test management for a general-purpose particle detector

This paper presents a software environment to automatically configure and run online triggering and dataflow farms for the ATLAS experiment at the Large Hadron Collider (LHC). It provides support for a broad set of users, with distinct knowledge about the online triggering system, ranging from casual testers to final system deployers. This level of automatization improves the overall ATLAS TDAQ work flow for software and hardware tests and speeds-up system modifications and deployment.     

Optimal Location of Deep-Sea Tsunami Detectors

The development of deep-sea detectors has significantly enhanced the potential for tsunami detection, particularly in the Pacific region. The detectors work in combination with satellite communication technology and surface communication buoys to provide an efficient and effective warning technology. The objective of this study is to identify the optimal distribution of a limited number of detectors, given that a maximum of six potential buoy sites has already been determined. Two objective functions are developed, one for a Pacific-wide warning potential, and the second a more specific USA warning potential. The resulting non-linear 0-1 integer-programming problems are readily solved using enumeration techniques.
The results conclude that three detectors in the Tsunami Warning System can achieve the maximum warning potential for both the Pacific region and the USA.     

A contrast- and brightness-insensitive optoelectronic edge detector

A specialized photodetector structure for optical edge detection and its CMOS-compatible realization are presented. It can detect a single edge with a relative motion to the detector. Because of point symmetry, the edge may be detected regardless of its orientation. Influences of contrast and brightness variations at an edge can be eliminated by subtracting the photocurrents of two photodiodes arranged in a circle/ring structure. The detectors are fabricated in CMOS technology and have been successfully tested.     

超声波围岩裂隙探测仪及其应用

介绍了一种超声波围岩裂隙探测仪，可用于探测煤矿井下围岩松动范围及裂隙情况。     

基于概念对关系的视频多语义概念学习方法研究

多语义概念学习是视频检索的重要支持技术。针对此问题提出了基于概念对关系的视频多语义概念学习方法。首先分析大规模语义概念之间存在的概念对关系类型,并根据TRECVID2005标注数据以及Columbia374数据对其进行定量分析;然后利用概念对关系进行基于上下文关系语义概念探测器的相关概念选择,并根据探测器可靠性对相关概念赋予权重,最后根据视觉相似性和单语义概念探测器进行融合。实验证明,该方法能够取得较好的语义概念探测性能。