非制冷红外成像技术发展动态及其军事应用

对红外成像技术的优点、红外探测器的主要类型及其民用、军用价值进行了阐述.介绍了非制冷红外成像技术的发展历程和军事应用价值,分析了非晶硅和氧化钒两种非制冷成像芯片技术的优缺点,对比分析了国内外主要非制冷红外成像技术提供商的技术水平,提出了非制冷红外成像技术的发展方向.     

微测辐射热计的热响应时间测试方法

热响应时间是微测辐射热计的关键参数,它会制约非制冷红外探测器的最高工作帧频。热响应时间的像元级测试能够真实反映传感器的物理热响应时间,为产品设计优化提供及时、有效的数据支持,因此准确测量该参数具有十分重要的意义。但目前像元级测试方法均未能有效补偿微测辐射热计的自热效应,无法精准地测量热响应时间。基于频率响应法测试了微测辐射热计的有效热响应时间。通过用电阻温度系数对自热效应进行补偿,可以精确测量物理热响应时间。通过实验分析了不同偏置电流下测得的物理热响应时间。结果表明,该方法准确度高,稳定性强。     

非制冷红外探测器陶瓷封装结构优化及可靠性分析

陶瓷封装是非制冷红外探测器最主流的封装形式,封装的低成本、小型化和高可靠性是发展方向。在某款陶瓷封装探测器结构的基础上,提出一种优化结构,优化后成本降低约5%、体积缩小约30%。基于ANSYSWorkbench有限元分析软件,从网格数量无关性验证出发,分析了非制冷红外探测器陶瓷封装原始结构和优化结构各组件在10.2G随机振动环境和500g半正弦波冲击振动环境的最大等效应力和最大形变,结果显示两种结构均满足可靠性要求。在此基础上,本文对优化结构红外窗口的不同材料和不同厚度进行了500g半正弦波冲击振动环境可靠性仿真,结果表明：0.3 mm～1.0 mm厚度锗窗口和硅窗口均满足可靠性要求,最大等效应力和最大形变与窗口厚度呈负相关,相同厚度的红外窗口,硅窗口比锗窗口可靠性表现更好。本文的研究为非制冷红外探测器陶瓷封装形式的后续结构设计和仿真计算提供了参考。     

应用于红外读出电路的LVDS接收电路设计

在大规模红外读出电路中,接口电路的数据传输效率及接口数量尤为关键。传统接口电路采用并行接口进行数据传输,这种方式会占用较多的芯片引脚。为了提升数据的传输效率,设计了一款用于数据接收的3通道串行低压差分信号(Low Voltage Differential Signaling, LVDS)接口电路。电路采用0.18um互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)工艺设计。仿真结果表明,LVDS接口电路在400 MHz频率下,能够将2路接收端数据转换为8路数据并将其输出给内部数字处理单元。与传统并行接口相比,本电路节省了6个数据传输引脚,大大提高了数据传输效率。     

晶圆级封装非制冷大面阵红外探测器应用分析

红外成像系统已经应用到军事和民用领域多年,但一直没得到广泛应用,主要原因是其分辨率低、成本高、工艺不稳定和技术门槛高等。解决这些问题需要从传感器工艺、探测器封装、红外图像处理芯片等方面加以改进。红外技术未来会朝低成本、专用处理芯片、高分辨率等方向发展。目前,国内厂商陆续推出了晶圆级封装(Wafer-Level Package,WLP)、高分辨率探测器和专用图像处理芯片等方面的新产品。但采用这些新器件的红外成像系统却没有得到相应的研究。本文主要基于烟台艾睿光电科技有限公司新推出的晶圆级封装的1280×1024元红外探测器以及专用图像处理芯片的实际应用,在系统架构、结构散热、成像算法等方面对由新器件构建的红外成像系统进行了验证分析。     

基于多尺度特征融合的红外单目测距算法

由于MonoDepth2的提出,无监督单目测距在可见光领域取得了重大发展;然而在某些场景例如夜间以及一些低能见度的环境,可见光并不适用,而红外热成像可以在夜间和低能见度条件下获得清晰的目标图像,因此对于红外图像的深度估计显得尤为必要.由于可见光和红外图像的特性不同,直接将现有可见光单目深度估计算法迁移到红外图像是不合理...     

应用于红外大面阵数据传输的接口电路设计

红外大面阵(2560×2048)数字读出电路对芯片数据接口有高速、低功耗、强驱动能力的需求。采用0.18■m互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)工艺设计了4∶1并串转换电路、电平转换电路以及采用预加重技术的低压差分信号(Low Voltage Differential Signal, LVDS)驱动器电路。并串转换电路采用双沿采样的树形结构降低时钟频率,电平转换电路采用正反馈结构提升速度,LVDS驱动电路采用可编程电流大小的预加重副通路对主通路进行高频分量补偿,以保证驱动能力和提升高速信号的完整性。接口的数据传输速率可达到1 Gbit/s。当负载电容为2 pF时,一个通道的功耗为15.8 mW@1 Gbit/s;当负载电容为8 pF且打开预加重时,一个通道的功耗为19 mW@1Gbit/s,输出电压摆幅为350 mV,输出共模电平为1.21 V,LVDS驱动电路的所有参数均满足标准协议。