红外热像仪时间噪声测量技术研究

在对红外热像仪的测量中,噪声是评价红外热像仪性能的主要参数。噪声参数包括时间域噪声和空间域噪声,时间域噪声可分为高频时间噪声和低频时间噪声(即1/f噪声);空间域噪声可分为高频空间噪声(即固定模式噪声FPN)和低频空间噪声(非均匀性噪声)。对高频时间噪声和低频时间噪声进行了严格的区分和定义;给出了在短时间内忽略低频时间噪声时高频噪声NETD的计算模型;在不忽略低频时间噪声时计算高频噪声等效温差的数学计算模型和测量方法;对高频时间域NETD测量结果进行了不确定度分析与评价。     

PbS红外探测器的低频噪声特性研究

PbS红外探测器的研究开始较早,由于其室温的优越性,至今应用仍很广泛.然而噪声严重影响了其性能,因此其噪声的研究目前很受重视.首先阐述了光导探测器的低频噪声理论;其次给出一简便而实用的PbS红外探测器低频噪声测量系统;最后在PbS红外探测器低频噪声实际测量和分析的基础上,分析了其低频噪声产生机理、偏压特性与温度特性,从而为改善器件质量提供了理论依据.     

红外探测器探测率的研究与分析

在介绍了红外探测器的组成与工作原理的基础上,分析了红外焦平面探测器的噪声等效功率、探测率对空间红外遥感器成像性能的影响,对红外焦平面探测器探测率的影响因素进行了深入研究。通过理论分析,探测率测量值受测试条件影响,积分时间、辐射源温度、背景辐射和1/f噪声等因素对探测器探测率的测试结果都有一定的影响。     

非致准红外热成象系统的性能理论值

描述了在室温下（非致冷）工作的热成象系统的噪声等效温度差ＮＥＴＤ及其相关的红外探测器的探测率Ｄ＾＊的理论值，并给出了它们与探测器温度、背景温度、大气窗口、红外成象光学系统、积分时间等因素的理论关系曲线。     

非制冷红外焦平面探测器噪声的频域分析

传统3D噪声模型将噪声分解为8个部分,使复杂的噪声现象变得容易理解,然而这个模型没有准确的噪声分离方法和物理机理阐述。因此提出一种改进的探测器噪声分离和量化方法:噪声频域分析方法。这种方法将多帧噪声数据在空间和时间上分离为11个部分,并通过仿真实验分析各部分噪声对成像画面影响的强弱顺序,同时指出了每部分噪声的物理机理。噪声频域分析为红外探测器建立了一个完整的噪声模型,对理解红外探测器噪声特性、产生机理,及有针对性地进行噪声处理指明了方向。     

非致冷红外热成象系统的性能理论值

描述了在室温下（非致冷）工作的热成象系统的噪声等效温度差ＮＥＴＤ及其相关的红外探测器的探测率Ｄ的理论值，并给出了它们与探测器温度、背景温度、大气窗口、红外成象光学系统、积分时间等因素的理论关系曲线。     

长波红外系统三维噪声模型及其分析

针对长波红外系统中普遍存在的噪声大和信噪比低的问题,重点阐述三维噪声模型的理论分析方法,并设计了一套长波红外噪声测试系统。在不同积分时间下对不同温度的黑体连续采集图像数据,通过图像数据计算出三维噪声模型中噪声分量的数值,深入地分析了各噪声分量对系统信噪比的影响,发现长波红外系统的主导噪声为行列非均匀性所产生的噪声,空间噪声比时间噪声更为严重,成为限制系统信噪比的重要因素,为长波红外系统信噪比的提高提供了理论依据。     

红外读出电路噪声优化分析

为了优化不同波段红外读出电路的噪声性能,给出了系统的CTIA结构读出电路噪声模型,分析了积分电容与积分时间对不同成分噪声的影响,得出了在不同红外波段探测下,噪声随积分参数取值的变化曲线。该优化研究将红外传感器件的物理特性光电流大小与读出电路的噪声特性联系在了一起,阐明了对于不同红外波段的探测,在一定的制造工艺范围内,积分电容都有最优的取值,且取值与探测器的并联电容有直接的关系;输出噪声与电路结构相互的影响也是不同的,CDS结构对长波读出电路噪声性能的改善优于中波读出电路。     

大周长面积比延伸波长InGaAs红外焦平面噪声

在理论上分析了红外焦平面组件中光敏元、读出电路以及两者耦合的总噪声特性,对大周长面积比(38×500μm2)延伸波长InGaAs组件的噪声与温度、积分时间的关系进行了实验和分析.实验结果指出,在一定条件下组件噪声与积分时间的根号并不成正比.测量了不同温度下的组件暗信号、噪声,得到组件噪声与暗电流的关系,分析表明,该种组件噪声主要来自于1/f噪声及读出电路输入级电流噪声.     

GaAlAs红外发光二极管低频噪声检测方法

通过分析GaAlAs红外发光二极管(IRED)的低频噪声产生机理及特性,建立了GaAlAs IRED的噪声模型,设计了一套低频噪声测试系统,通过该系统测量得到了GaAlAs IRED的低频噪声。实验表明,该方法能准确的测量GaAlAs IRED的低频噪声,发现其低频噪声主要表现为1/f噪声,得到与噪声模型一致的结果。该研究为GaAlAs IRLED可靠性的噪声表征提供了实验基础与理论依据。     

空间遥感用InGaAs探测器低噪声电路系统设计

InGaAs短波红外探测器对于空间遥感有着重要应用价值。为了实现空间遥感仪器提出的高信噪比要求,首先要降低InGaAs探测器后端信号获取电路自身的噪声水平,其次利用热电制冷器对InGaAs探测器制冷,并通过连续式温度控制电路保证热电制冷器在温控过程中对探测器无干扰,使探测器稳定地工作在合适的温度点,这样才能满足仪器的信噪比要求。结果表明,信号获取电路与温度控制电路两部分有效结合,整个低噪声电路系统能明显提高仪器信噪比。     

Infrared radiation measurement of the aerial target based on temperature calibration and target images

Inthe last several decades ,a lot of theoretical studiesoninfrared radiation measurement of aerial targets hadbeen carried out .Undoubtedly,the measurement meansby theory modeling according to the thermal radiationlawplay ani mportant rolein many cases .H…     

红外探测器暗电流测试方法研究

在红外集成光电系统中,暗电流及其噪声作为衡量探测器性能的关键指标,在工程上对其进行实际测试具有重要的意义。从工程角度提出了红外探测器暗电流的测试及分析方法。其主要思想是在红外成像系统中,通过改变黑体温度及积分时间,得到不同的拟和曲线,进而通过本文提出的方法计算出探测器的暗电流。     

基于区域校正的大面阵红外探测器非均匀性校正方法

通过分析某大面阵红外探测器的响应特性,发现了由于相机自身特性引发的不同区域的响应非线性问题。传统的两点校正法或非线性曲线拟合办法对该大面阵探测器校正后,校正残差和目视效果都比较差。本文根据探测器的非线性响应特性,将整个面阵分成了8个区域分别进行非线性拟合校正,然后校正各个区域的偏置系数,最后利用改进的BP神经网络非均匀性校正算法处理区域划分引发的不均匀问题。校正后的各个黑体温度图像的残余非均匀性在千分之一量级,空间噪声也已经十分接近或者小于时间噪声;局部残余非均匀性达到0.002以下,空间噪声明显小于时间噪声。     

中波红外数字域640×8 TDI成像系统设计及验证

时间延迟积分(Time Delay Integration,TDI)探测器被广泛应用于弱光成像和航天遥感等领域,这种探测器能够在保持空间分辨率和平台运行速度的条件下有效提高探测器的等效积分时间,提高系统成像质量和探测率.近年来,红外数字域TDI探测器因具有动态范围大、积分级数连续可调和高帧频等优点而受到越来越多的关注和研究.通过对红外数字域TDI技术进行原理分析和数字系统设计,结合国产640×8中波红外数字域TDI探测器设计成像系统进行性能的分析及验证,重点研究了红外数字域TDI探测/成像系统的盲元补偿、非均匀校正、像元调整、时间延迟累加和过采样等关键技术,为未来红外数字域TDI探测器在空间遥感中的应用提供了技术支持.     

短波红外InGaAs焦平面噪声特性

为研究铟镓砷焦平面的噪声特性,设计了两种不同吸收层掺杂浓度的InGaAs外延材料,采用标准工艺制备了平面型160×128元光敏芯片,并与相同结构的读出电路倒焊耦合形成160×128元焦平面,采用改变积分时间和改变器件温度的方法,测试焦平面的信号与噪声.通过研究不同材料参数、器件性能与焦平面噪声的关系,定量分析了短波红外InGaAs焦平面的噪声特性.结果表明,焦平面噪声主要来源于焦平面耦合噪声和探测器噪声,降低InGaAs外延材料吸收层的掺杂浓度,可以有效降低探测器电容,从而降低焦平面的耦合噪声;而探测器噪声由探测器暗电流和工作温度影响,该噪声在长积分时间下决定了焦平面的总噪声水平.实现低暗电流、低电容特性的光敏芯片是降低焦平面噪声的有效途径.     

变积分时间的空间红外相机单点绝对辐射定标法

针对星上多点辐射定标获取方法问题,研究了变积分时间的单点绝对辐射定标方法。首先,根据红外相机响应特性建立了变积分时间的红外成像系统响应模型;其次,分析了变积分时间和变辐射亮度相机响应模型的理论差异,提出了利用星上单点标准变积分时间的红外相机绝对辐射定标方法;最后,结合探测器的光谱响应曲线,分析了变积分时间单点定标法引入的系统误差。实例计算表明:在积分时间为10 ms、温度范围为250～500 K的黑体辐射能量下,对应适当温度的单点标准变积分时间绝对定标方法,引入的最大原理误差可达1.5%。变积分时间的单点绝对定标方法避免了黑体多点定标设计和控制的复杂性,可用于空间红外相机的在轨辐射定标。     

受昆虫视觉启发的多光谱遥感影像特征检测器模型

本文受昆虫视觉系统时空域特征交互作用机理的启发,跳出传统遥感影像特征提取算法的研究思路,在无需考虑局部窗口尺寸和参数估计的条件下,提出利用波段交叉相关提取边缘纹理特征信息的多光谱遥感影像特征检测器模型.通过频谱域分析证明该模型可以综合光谱信息和空间信息对边缘纹理特征产生响应,具有较好的普适性和较强的抗噪能力.本文还将该...     

背景暗电流抑制的红外探测器读出电路输入级设计

主要研究红外探测器读出电路的输入级设计,针对短波红外信号,电容反馈互导放大器型(CTIA)读出电路具有高注入效率的特点.本文设计了一种带有背景暗电流抑制的CTIA型读出电路输入级结构,该结构在77 K低温环境,大于300μs的长积分时间工作.探测器接收短波小信号,注入电流0～800 pA,与传统的CTIA型读出电路输入...