热释电型非制冷焦平面热像仪调制斩波器的分析——斩波器与信号读出模式

对阿基米德斩波器及其工作状态进行了模拟，分析了探测器像元的曝光时间、曝光顺序、信号读出及其对后续信号均匀性处理的影响．结果表明：探测器曝光的非均匀性与信号读出模式直接影响后续信号的均匀性处理，阿基米德螺旋线的参数、探测器几何尺寸、斩波器与探测器的相对位置等均影响探测器的曝光顺序和电荷均匀性．在热成像系统总体设计以及电子处理系统设计时，必须综合考虑斩波器各参数的影响。     

热释电型热成像系统的调制斩波器技术

热释电成像系统以电子束扫描或半导体扫描替传统一代热成像系统的光机扫描，加之不需制冷的特点，使其成为廉价、轻巧、高可靠性、低功耗、室温使用的热成像系统。近年来非制冷焦平面探测器技术得到飞速发展，作为热释电型焦平面探测器的配套技术，调制斩波器成为非制冷焦平面热成像系统的关键技术之一。介绍了应用于热释电探测系统的调制斩波器技术，重点分析了热释电型非制冷焦平面热成像系统采用的新型阿基米德螺旋线斩波器技术，并介绍了具有发展前景的新型液晶斩波器技术。     

铁电型非制冷红外焦平面探测器的斩波器设计

从铁电型非制冷红外焦平面探测器的工作要求和阿基米德螺旋线的定义出发,通过分析阿基米德螺旋线的物理意义,导出了确定多调制周期斩波器叶片形状的设计公式,给出了斩波器与探测器的大致位置关系,解决了斩波器设计的核心问题,对非制冷红外成像技术尤其是微扫描技术的发展具有重要意义.     

用作光调制的压电斩波器

利用压电材料的压电效应研制成的压电斩波器,具有体积小、结构简单、无电磁干扰,以及安装使用方便等特点,它是用于光调制的一种理想的器件.本文介绍压电斩波器的工作原理和用于光调制的压电斩波器的结构、设计、以及所用的压电材料和性能,同时还介绍了压电斩波器的振荡电路和其性能测试等.     

声光折射红外斩波器

分析了基于锗等材料块中的低频(约1兆赫)声驻波引起光束折射的红外斩波器。介绍了描绘通过声场的光线路径和计算斩波器后面的小孔径探测器上的反差比的计算机程序。用锗器件获得的实验结果与理论非常一致。     

斩波器对测温仪温度分辨率的影响分析

红外测温仪的温度分辨率是一个重要指标。对于高温度分辨率的测温仪，其NETD的理论估算值可达0．001℃，这时，其它干扰或误差对测温仪温度分辨率的影响成为重要因素。其中，斩波器是一个重要影响因素。本文从六个方面就斩波器对测温仪的温度分辨率所造成的影响进行了详细的分析，并给出了减小影响的方法。     

组合斩波器为便携式应用增加带宽

对于精确地放大非常小的信号，简单的斩波放大器很适用，不过带宽有限。通过“组合“一个斩波器，带宽就能增加，使斩波器在更多的便携式设备中都有用武之地。     

压电音叉式电荷斩波器及应用

利用压电晶体的“压电效应”制作的电荷斩波器,具有体积小、重量轻、结构简单、安装方便和使用寿命长等优点,是电荷调制的理想器件。本文介绍的电荷斩波器实质上是采用压电陶瓷材料作换能器,利用压电技术制作的用于电荷斩波的压电音叉,实际上它又是利用机电换能器激励和拾取叉状振子固有机械振动的谐振器。就压电音叉而言,作为频率振荡元件和频率选频元件广泛地应用于工业控制、通信设备等领域中。随着科学技术的迅速发展,如何提高获取信息和处理信息的技术水平已成了一个很重要的研究课题,因此在信号检测和处理技术中,那些特殊形状的压电音叉就相继诞生了。近几年来,特别是在光电系统中得到广泛的应用。而作为电荷调制用的压     

基于分布反馈激光器双波长调制的微量气体测量方法北大核心CSCD

在光声光谱测量中,常用光学斩波器对光源输出信号进行频率调制,但光学斩波器的使用会不可避免地增加系统噪声及系统成本。基于分布反馈激光器的可调谐特性,提出激光器双波长调制方法。利用光声光谱实验平台,结合光学斩波器调制激光系统进行检测甲烷气体灵敏度的实验。结果表明,光学斩波器对甲烷气体的检测灵敏度为52.3×10-6,而双波长调制激光系统的检测灵敏度可达40.2×10-6,该调制方法避免了光学斩波器的使用,减小了系统噪声,提高了系统灵敏度。     

热释电斩波器控制

斩波器是热释电型热像仪的重要组成部份,其平稳、匀速且按要求相位精确地运转,关系到整机成像质量的好坏。提出了一种对热释电斩波器进行闭环控制的方法,该方法的使用,解决了斩波器的控制问题。     

非制冷焦平面红外探测器的双波段成像理论

本文研究了热电型非制冷焦平面红外探测器在4状态斩波调制下的信号响应,从理论上得到了响应信号的变化,数值模拟分析表明,响应信号的变化可以反映出景物入射辐射在双波段的差异,由此可望通过单一非制冷钛酸锶钡(Ba_xSr_1-xTiO₃,BST)焦平面探测器,实现获取景物双波段信息的热成像系统.     

MEMS红外探测器响应时间测量方法研究

传统地,MEMS红外探测器响应时间的测量需要基于黑体辐射源、斩波器、水冷装置等设备搭建一套复杂的测量系统,然而斩波器的遮挡区域和透光区域具有一定的面积,其按某频率工作时会消耗一定的时间,而测试所得的器件响应时间无法排除斩波器的工作耗时,导致测试结果存在较大误差,所测响应时间为14.46ms。为解决这一问题,提出了一种以钛宝石激光器为辐射光源,利用声光调制器构建纳秒级激光脉冲,MEMS红外探测器响应激光脉冲的作用输出脉冲电信号,很好地规避了测量系统中设备工作耗时引入的时间参数,所测响应时间仅为3.13ms。由此可见,传统方法中斩波器工作耗时引入的时间误差甚至超过器件响应时间的300%,充分证明了此方法可以有效解决这一问题,进而为MEMS红外探测器以及其它光学探测器性能参数的测试与计量提供了一种新的方法。     

红外系统信号处理电路对激光干扰效应的影响

根据红外系统信号处理电路原理和等效RC时间常数,分析了激光辐照红外系统使信号处理电路输出信号消失,然后再逐渐恢复到正常现象产生的机理。理论分析和实验研究表明,红外系统输出信号消失或恢复的时间不但与激光辐照功率和时间有关,而且主要取决于信号处理电路的等效RC时间常数。RC时间常数越大,输出信号的消失和恢复时间就越长。激光对红外系统输出信号的干扰时间不但与滤光片/探测器吸收入射光能量产生的热效应有关,而且还主要取决于信号处理电路RC时间常数的影响。实验验证了这种结论,说明这种解释有一定的合理性。     

红外热成像系统的采集与驱动电路设计

高精度采集电路是构成高精度红外热像仪的重要组成部分.在简单介绍红外热成像系统基本原理的基础上,给出了用法国ULIS公司的384×288元非致冷红外焦平面阵列探测器设计的红外成像系统的硬件构成.该系统采用CPLD复杂可编程逻辑器件作为采集与驱动时序电路的核心控制芯片,以VSP2566作为采集芯片,把探测器输出的模拟信号转...     

非制冷红外焦平面阵列器件的热时间常数测试方法

热时间常数是基于微测辐射热计的非制冷红外探测器的关键指标参数,它与探测器的最高有效帧频直接相关,因此准确测量热时间常数对于器件设计和应用都有举足轻重的意义。但目前无论是探测器热时间常数的标称值还是基于单元的热时间常数现有方法的测试值,都无法建立与探测器的频率响应特性的直接定量函数关系,以确定探测器工作的最小帧间时间间隔。直接基于阵列器件测量热时间常数的方法,借助低于1/2帧频的斩波调制,通过变频时域采集,快速傅里叶变换（FFT）等常规测试手段,提取有效的电压响应信号,拟合频响曲线,能快速有效地提取热时间常数。通过实测分析,该测量方法具有准确度高、抗干扰能力强、稳定性高、测试用时短的特点,且均采用通用的测试仪器,无需单独制作测试样品,具有较高的推广价值。     

波长光强分束器与光谱导数的实现

根据光谱导数原理，设计了波长光强分束器，它能对光束实现光强和波长的空间分离，获得满足一阶光谱导数条件的两束光。开发了一种双光束双波长导数光谱技术，在物理上实现了光谱求导。使用波长光强分束器获得两束满足一阶光谱导数条件的光束，互补调制该两束光到同一个光电探测器进行差分，探测器输出差分信号到计算机进行处理，扫描波长从而获得光谱的一阶导数。实验验证了系统的可行性，并测出氙灯发射谱的导数光谱，发现其分辨率和光谱的精细结构都比其发射谱好。     

嵌套式斩波运放的分析与设计

针对传统的斩波运放具有大残余失调的特点,设计了一个嵌套式斩波运放。基于SMIC0.18μm工艺,通过Spectre仿真工具进行验证与仿真,运放的开环增益达到78.3dB,共模抑制比达到112dB。在斩波频率fchophigh=10kHz、fchoplow=500Hz的条件下,通过使用非匹配斩波开关,分别对单斩波和嵌套式斩波运放进行仿真。结果表明,嵌套式斩波技术能有效减小残余失调的影响。适用于带宽较低的微弱信号检测与处理电路,如传感器前端读出电路和音频信号放大电路等。     

微桥结构PZT厚膜红外探测器研究

利用KOH溶液腐蚀结合SF6气体干法刻蚀工艺制备了锆钛酸铅(PbZr0.3Ti0.7O3,PZT)厚膜热释电红外探测器,得到了器件Si基背面完全悬空的微桥绝热结构.使用由斩波器调制的黑体辐射,测试了探测器在低频段的电压响应率、噪声等效功率和探测率等参数.结果表明,探测器在调制频率为5.3 Hz时的电压响应率约为4.5×...