利用NETD和探测器测试数据计算红外成像系统扫描效率

红外成像系统的扫描效率η与系统的噪声等效温差(NETD)有关.利用NETD的理论公式以及探测器的测试结果,例如相对光谱响应、黑体探测率等,可以导出另外一种计算η的表达式,其中的光谱积分项容易利用MATLAB提供的样条函数命令做数值积分求解.该表达式也许可以作为扫描效率η的一种间接测试方法.     

空间噪声等效温差测试方法研究

噪声等效温差(NETD)是热像仪主要性能参数之一。对空间噪声等效温差(spatial-NETD)的测试方法进行研究,完善空间噪声等效温差测试技术,并对测试结果进行分析比较,指出空间噪声等效温差测试的重要性,为空间噪声等效温差在热像仪性能测试中的应用提供依据。     

论红外探测系统的噪声等效温差

介绍了基于噪声等效温差(Noise Equivalent Temperature Difference,NETD)定义的NETD公式推导过程,讨论了相关系统参数对NETD的影响。然后分析了环境温度变化对NETD的影响,并给出了相同辐射功率差所对应的等效温差的MATLAB计算方法。     

基于NETD和△T红外点源目标作用距离方程的讨论

分析了噪声等效温差NETD的概念及其表达式的数学推导过程,以及现有的基于NETD和目标背景温差△T的红外点源目标作用距离方程的成立条件,结果表明:NETD的数学表达式和其数值的实验室测量,以及作用距离方程都是基于目标背景小温差条件的,而作为点源进行探测的目标往往并不满足小温差条件。据此,对将NETD的概念用于点源目标作用距离的计算提出了不同的看法。最后,介绍了一种适用的基于NETD和目标背景温度参数的点源目标作用距离的计算方法。     

高温背景下热像仪噪声等效温差测试与分析

阐述了噪声等效温差、传递函数等相关概念,提出了高温背景下红外热像仪的噪声等效温差具体测试方法和实施过程;采用黑体炉,在背景温度825℃下对MCS640型红外热像仪的时间和空间噪声等效温差进行了测试和分析;结果表明,空间NETD为该型热像仪的主要影响。     

优化非致冷红外探测器设计的理论模型

文章建立了一种改进非致冷红外探测器性能的数学模型，分析了探测器结构和噪声对于噪声等效温差NETD的影响，并给出了NETD与探测器温度TD，背景温度下TB，热导G以及探测单元面积A等因素的关系曲线，指出了探测器性能改进和优化的途径。     

热成像系统噪声等效温差测试算法及工程应用

针对热成像系统噪声等效温差的检测需求,基于三维噪声模型阐述了热成像系统噪声的4个时间分量、3个空间分量,分析了噪声常规计算方法.在此基础上,提出了一种基于标准差的简便算法,提高检测效率.进行了测试系统工程化设计,阐述了NETD指标的计算方法和测试流程.开展了实验研究,对两种三维噪声测试算法进行了验证与分析,与进口设备进行了对比测试.结果表明,本测试系统NETD指标检测重复性好、准确度高,应用于多型热成像设备性能检测,满足工程化保障需求.     

对NETD表达的红外热像仪探测距离的讨论

红外热像仪对目标的探测距离的计算方法已有多种,本文对基于目标与背景温差△T0和等效噪声温差NETD而推导出的公式进行了分析,对大气透过率τa对△T0的衰减作用提出了不同的看法,并据此对基于△T0和NETD的热像仪探测距离公式进行了修正,对影响NETD参数的诸多因素进行了分析.在此基础上,推导出了热像仪对含有不同温度的多个红外辐射源的同一目标的距离计算公式.     

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。     

高斯白噪声经过线性系统后的等效带宽特性研究

以随机信号经过线性系统理论为基础,研究了加性高斯白噪声经过滤波器后的带宽特性、等效带宽特性以及两者的关系,推导了以低通滤波器为例的线性系统的带宽和等效带宽公式。分析结果表明,等效带宽是说明线性系统滤波能力的一个重要参数,简单的使用带宽参数代替噪声等效带宽参数将使线性系统输出噪声功率的计算值增加,从而导致系统输出信噪比偏低,影响系统抗噪或滤波性能的评价。     

测试环境对亚毫开红外探测器测试结果的影响研究

红外探测器是红外系统的核心器件。近年来,高灵敏度、低噪声成为红外探测器技术的研究热点之一。对于噪声等效温差(Noise Equivalent Temperature Difference, NETD)值小于1 mK的低噪声红外探测器,环境因素对其性能的影响不可忽视。从黑体控温精度、测试环境温度、测试环境中的气流扰动等方面,分析了测试环境对亚毫开红外探测器测试结果的影响,并对低噪声红外探测器的测试方法进行了探究。实验结果表明,黑体控温精度对高灵敏度红外探测器的NETD值有直接影响,测试环境温度与气流扰动会影响黑体控温稳定性,从而间接影响NETD测量的准确度。     

红外探测器响应非均匀性对系统灵敏度的影响

红外焦平面探测器的响应非均匀性将产生空域噪声,影响系统的灵敏度,在一般的红外系统灵敏度噪声等效照度（NEFD）和噪声等效温差（NETD）计算公式中,却不包含非均匀性的影响.通过非均匀性空域噪声的定义和焦平面探测器的空域噪声与时域噪声不相关的基本假设,在给出图像总噪声与探测器空域噪声和时域噪声关系的基础上,推导出了响应非均匀性与系统灵敏度NEFD和NETD的关系式,为红外系统的设计特别是非均匀性校正提供了依据.     

光接收机前端等效输入噪声电流谱密度与噪声系数间的关系

根据光接收机前端等效电路模型,建立了噪声系数与等效输入噪声电流谱密度的关系.提出通过测量光接收机前端电路噪声系数间接获得等效输入噪声电流谱密度的方法.155Mb/s高阻结构光接收机前置放大器的电路仿真与计算验证了推导公式的正确性.最后给出在芯片测试实例.     

光接收机前端等效输入噪声电流谱密度与噪声系数间的关系

根据光接收机前端等效电路模型,建立了噪声系数与等效输入噪声电流谱密度的关系.提出通过测量光接收机前端电路噪声系数间接获得等效输入噪声电流谱密度的方法.155Mb/s高阻结构光接收机前置放大器的电路仿真与计算验证了推导公式的正确性.最后给出在芯片测试实例.     

HgCdTe detectors operating above 200 K

This paper reports progress with work aimed at using HgCdTe detector arrays at temperatures above 200 K where cooling is possible with thermo-electric coolers. Both theoretical analysis and calculations based on the detector dark currents indicate that useful performance should be obtainable in this temperature range. However, measurements on the performance of two-dimensional arrays show that the thermal sensitivity degrades rapidly for temperatures above 200 K. The reduction in performance at higher temperatures is shown to be mainly due to increasing 1/f noise as the temperature increases. The noise is characterized as a function of bias and temperature and this is used to predict the noise equivalent temperature difference (NETD) as a function of temperature. We describe an approach for producing two-dimensional arrays based on biasing the detector elements at close to zero bias so that the 1/f noise is minimized. A camera based on this concept is described and an example of the imaging performance is shown.     

甚高灵敏度红外探测器读出电路实现方法研究

随着红外焦平面技术的不断发展,红外焦平面探测器应用领域越来越广泛,这对红外焦平面探测器灵敏度提出更高的要求。本文首先分析了传统TDI型读出电路的降噪原理,通过仿真、测试及理论分析论述了传统TDI型读出电路提高红外探测器灵敏度的局限性,并计算出传统TDI型红外探测器所能实现的最优NETD值为4.19 mK。随后分析了像素级数字化TDI型读出电路的噪声来源及如何降低各类噪声,通过仿真结果结合理论计算得出像素级数字化TDI型红外探测器在应用32级TDI时NETD可达到亚毫K级,能够实现甚高灵敏度红外探测器的需求。     

甚高灵敏度长波红外相机测试技术

对于温度灵敏度优于10 mK的长波红外相机,如何精确测量表征其灵敏度的指标-噪声等效温差（Noise Equivalent Temperature Difference,NETD）,是一项重要的工作。首先,依照尽量缩短标准辐射传递链路减少误差项的原则,对比不同的测量方法,选取黑体直接测量法;其次,基于相机噪声理论模型,对不同温度点下的实测噪声分析,提出噪声修正方法对噪声进行修正,以此减小环境影响带来的测量误差;最后,基于NETD测量计算公式及不确定度分析理论对测试结果的不确定度进行分析评定。结果表明:针对甚高灵敏度长波红外相机所采用的测试设备及方法,可满足测试要求,测试结果相对不确定度在7.7%左右。     

基于NETD的红外探测系统作用距离分析

由于红外焦平面阵列(Infrared Focal Plane Array, IRFPA)已成为红外探测器发展的主流,用IRFPA的参数来评价红外探测系统的综合性能变得至关重要。推导了以噪声等效温差(Noise Equivalent Temperature Difference, NETD)参数表示的红外探测系统的作用距离方程,考虑了背景辐射和目标成像弥散效应对探测的影响,计算了不同能见度条件下系统对点源目标的作用距离。结果表明,大气能见度越好,红外探测系统的作用距离就越远。分析了红外探测系统的探测能力随NETD值的变化。随着NETD值的增大,红外探测系统对目标的作用距离显著减小。研究结果能为红外探测系统的设计和性能指标评价提供参考。     

红外成像系统中全视场的噪声等效温差

从应用的角度提出了全视场噪声等效温差的问题，对单元和多元成像系统全视场的噪声等效温差进行了论述，推导了多元成像系统全视场噪声等效温差的关系式，并对应用中的一些问题进行了讨论。