非制冷微测辐射热计阵列单元结构模型应力有限元分析

介绍了基于非制冷测辐射热计阵列红外成像系统的噪声等效温差(NETD)计算模型.由此设计了一种非制冷微测辐射热计阵列单元结构模型,并对此模型进行了有限元分析,继而对该模型进行了优化.     

非制冷色散式成像光谱仪辐射传递模型

根据接收信号信噪比,研究了基于非制冷微测辐射热计阵列构造色散式成像光谱仪的可行性.综合考虑目标红外辐射特性、大气传输透过率、仪器接收孔径、色散式光谱仪辐射传递特性、红外阵列探测器参数、数据链传输等环节,建立了完善的色散式长波红外成像光谱仪辐射能量传递模型.选用典型地物红外发射率数据,非制冷微测辐射热计红外焦平面阵列参数,利用低分辨率大气辐射传输计算软件LOWTRAN生成大气红外透过率曲线,依据传递模型,计算了以非制冷微测辐射热计阵列为探测器的色散式长波红外成像光谱仪可达到的光谱分辨率,验证了依据非制冷红外探测器构建小型红外成像光谱遥感器的潜力.     

红外、紫外基础与技术

0016132离子注入碲镉汞迁移率谱的研究[刊]/李向阳//红外与激光工程.—2000,29(2).—68～71(K)文章介绍了分别采用厚度较大的样品和较薄的霍耳器件进行了离子注入和迁移率谱的测试。变温测试表明:表面低迁移率成分基本不随温度变化,体内高迁移率成分随温度变化明显。迁移率谱是离子注入样品的有效的非破坏分析方法之一。参170016133非制冷微测辐射热计热成像[刊]/顾文韵//红外与激光工程.—2000,29(2).—65～67,77(K)文中在指出现代制冷型红外成像技术的不足,论述非制冷红外成像技术的优点之后,介绍了微测辐射热计阵列的非制冷热成像系统。分析了桥式结构热绝     

非制冷焦平面热像仪温度控制设计

在分析法国ULIS公司生产的320×240长波红外非制冷微测辐射热计焦平面阵列探测器UL01011技术参数的基础上,论述了微测辐射热计非制冷红外焦平面热像仪温度控制的必要性,指出了温度控制设计的实质。并讨论了单片机、线性模式单芯片热电制冷器控制器和开关模式单芯片热电制冷器控制器温控方案的优缺点。提出了使用AD公司生产的全新单芯片热电制冷器控制器ADN8830的温控设计方案,以该芯片为核心设计出适合320×240长波红外非制冷微测辐射热计焦平面阵列探测器UL01011的温度控制电路,该电路能够把焦平面阵列温度变化控制在30±0.01℃范围内,使探测器工作在最佳温度。该方案功耗低、效率高、体积小,是一种较好的温控设计方案。     

非制冷红外焦平面探测器及其技术发展动态

非制冷红外焦平面探测器是热成像系统的核心部件。介绍了非制冷红外焦平面探测器的工作原理及微测辐射热计、读出电路、真空封装三大技术模块,分析了影响其性能的关键参数。与微测辐射热计设计相关的重要参数包括低的热导、高的红外吸收率、合适的热敏材料等;读出电路的传统功能是实现信号的转换读出,近年来也逐渐加入了信号补偿的功能;真空封装技术包括了金属管壳封装、陶瓷管壳封装、晶圆级封装和像元级封装。列举了国内外主要厂商的非制冷红外焦平面探测器的技术指标及近年来的最新技术进展,总结了非制冷红外焦平面探测器的技术发展趋势。     

非制冷微测辐射热计的热平衡分析

非制冷微测辐射热计焦平面阵列技术在国外已取得了令人瞩目的成就,与其它红外探测器相比,微测辐射热计更适于开拓民用市场,目前国内在这方面的研究也已成为热点。文章介绍了微测辐射热计的物理模型及其理论计算方法,利用黑体辐射和传热理论,建立了微测辐射热计的热平衡方程,并利用MATLAB软件获得了数值运算结果。分析表明,热传导、热容、偏置方式等时微测辐射热计性能的影响是设计考虑的关键。     

俄罗斯非制冷微测辐射热计红外热成像系统的发展状况

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.     

一种新型的高均匀性非制冷红外读出电路研究

针对非制冷红外探测器系统,设计了一种高均匀性的读出电路(ROIC)结构。由于非制冷红外焦平面阵列中微测辐射热计的制作工艺存在偏差导致探测器输出存在非均匀性,其中列条纹尤为明显。所提出的读出电路能有效地消除列条纹、提高均匀性。该ROIC已在0.5?m CMOS工艺下成功流片,并应用到阵列大小为320×240的非制冷微测辐射热计焦平面上。测试结果表明:固定图像噪声(FPN)仅为0.088V,无明显列条纹。该ROIC在高均匀性的非制冷红外探测器上有着广泛的应用。     

一种具有衬底温度补偿功能的非制冷红外读出电路

针对非制冷红外探测器系统,设计了一种无需衬底温度稳定器——热电制冷器(TEC)的读出电路(ROIC)结构.首先分析了衬底温度对微测辐射热计的特性的影响,利用ROIC对衬底温度变化引起的微测辐射热计的特性的变化进行补偿,实现ROIC的输出信号与衬底无关.该ROIC已在0.5 μm CMOS工艺下成功流片,并应用了到阵列大小为320×240的非制冷微测辐射热计焦平面上.测试结果表明:在衬底温度变化20 K时,ROIC输出信号仅变化2 mV,实现了去除TEC后衬底温度补偿的功能,有效地降低了系统功耗.该ROIC在低功耗,小体积的非制冷红外探测器上有着广泛的应用.     

一种应用于非制冷焦平面读出电路的?非线性辐射补偿型ADC设计

针对非制冷红外探测器系统,设计了一种具有辐射非线性补偿功能的ADC结构。首先分析了辐射非线性对微测辐射热计的特性的影响,利用非线性单斜率ADC(Nonlinear Single-Slope ADC)对非线性辐射引起的微测辐射热计的特性的变化进行补偿,实现ROIC的输出信号的线性化。使用双非线性斜波发生器的模数转换较普通单斜率模数转换节省了近一半的时间,提高了探测器帧频。该ROIC已在0.5??m CMOS工艺下成功流片,并应用了到阵列大小为320×240的非制冷微测辐射热计焦平面上。测试结果表明:目标温度变化640K时,输出信号呈线性(NL=0.94%),数字码有效利用率大于96%。该ROIC在大阵列、小体积的非制冷红外探测器上有着广泛的应用。     

探测器温度对非致冷型微测辐射热计热像仪测温的影响与修正

根据红外辐射理论和红外热像仪的测温原理,得到了红外热像仪测温的计算公式及测温程序,分析了非致冷微测辐射热计的温度对测温的影响,并得出了相应的修正公式和修正方法.得到的两种修正方法简单易行,为非致冷微测辐射热计阵列热像仪的设计制造及实际使用提供了一定的方法和依据.     

赴向21世纪的非制冷热成像技术

非制冷热成像技术是一门高新技术,近年来发展特别迅速,其主要特点是体积小、质量轻、成本低、可靠性高、用途广,因而引起世界各国的高度重视,并促进了其进一步发展。文中简要介绍了非制冷热成像技术的特点和应用范围,概述了美国、英国、日本等国家的发展现状,展望了２１世纪非制冷热成像技术的发展前景。     

Ultra-low-noise readout integrated circuit for uncooled microbolometers

A low-noise readout architecture for uncooled microbolometer focal plane arrays is described. A 40times30 uncooled microbolometer focal plane array based on the low-noise ROIC was implemented on silicon using a 0.5 mum CMOS technology. Total output noise voltage is 260 V RMS. Experimental values of voltage responsivities of 3.98 10⁵ V/W on average at 1 Hz modulation frequency have been achieved.     

非致冷微测热辐射计阵列的设计

非致冷微型热辐射计焦平面阵列技术在国内已成为研究热点。介绍了微测热辐射计的原理并对其作了简化的计算分析,给出了微测热辐射计的结构、材料、封装和读出电路等重要部分的一些设计方案。     

Determination of Thermal Parameters of Vanadium Oxide Uncooled Microbolometer Infrared Detector

Vanadium oxide thin films are the potential candidates for uncooled microbolometers due to their high temperature coefficient of resistance (TCR) at room temperature. A 2D array of 10-element test microbolometer without air-gap thermal isolation structure was fabricated with pulsed laser deposited vanadium oxide as IR sensing layer for the first time. Infrared responsivity of the uncooled microbolometer was evaluated in the spectral region 8-15 μm. The device exhibits responsivity of about 12 V/W at 30 Hz chopper frequency for 20 μA bias current. Thermal time constant (τ), Thermal conductance (G) and thermal capacitance (C) are the thermal parameters characterize the performance of the uncooled microbolometer infrared detectors are determined as 15 ms, ～10^-3 W/K and ～3.5 × 10^-5 J/K respectively. The influence of the thermal parameters on the performance of the microbolometer is discussed.     

Thermal imager primary design and analysis using PC based scientific spreadsheet

Effective primary design can avoid over-specification that will cause waste on cost. In this work, we propose a relatively simple procedure to rapid and reasonably write specifications, design systems and analyze requirements. The IR imager primary system design and analysis concepts adopt here are described. By using the primary design and analysis concept to cope with system performance models and PC based scientific spreadsheet to construct a mathematical software package which provides a costefficient, compliant solution to a design problem and predict thermal imager performance to an analysis problem. An illustrative example is presented to express more detail specifically due to the uncooled IR imager.     

用于大相对孔径红外镜头的衍射光学元件

将衍射光学元件应用于非制冷热像仪的大相对孔径红外镜头与传统设计相比,衍射光 学元件的引入,增强了此类镜头的色差校正能力,提高了镜头的成像质量,提高了镜头的透过率,减少了光学零件的数量,减轻了系统重量,为提高非制冷热像仪的性能奠定了坚实基础。本文在色差、成像质量、系统透过率与MRTD 方面比较了不同结构镜头的性能。     

激光损伤非制冷微测辐射热计的实验研究

在市场需求驱动下,非制冷红外测辐射热计阵列在多个领域正逐步应用,对其激光干扰的研究也被提上了日程。本文以多晶硅探测器为例,结合非制冷微测辐射热计阵列的构造和工作原理,分析了激光辐照作用下的温度响应;通过10.6 μm连续激光的辐照实验,得到了像元阵列进入不同损伤状态对应的激光功率范围,分析了激光损伤的热效应机制,指出干扰面积大于光斑面积是由于热量的“倒灌”;将战场上激光传输的影响简单等效为斩波调制,研究了调制频率和占空比对激光干扰效果的影响。经分析得出,在调制频率100~500 Hz、占空比0.1~0.5的范围内,连续激光对非制冷微测辐射热计在传输等效调制频率较低、占空比较大的条件下能得到更好的干扰效果。