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。     

红外多元探测器的噪声仿真研究

分析了红外多元探测器的噪声来源，建立各种噪声的公式。并以“L”型探测器为例分析其噪声的信号形式有三种：白噪声、正弦噪声、分形噪声。采用MATLAB语言对分析结果进行了仿真。     

一种降低高灵敏度热红外成像条纹噪声的方法

高灵敏度热红外成像系统的灵敏度是最重要的指标。经过简单非均匀性校正的红外图像已不能满足高灵敏度场合的需要,需要后续对红外图像条纹噪声进行处理,以提高红外图像的灵敏度水平。为了进一步提高热红外成像系统的应用效果,全面分析了系统的图像噪声模型,提出并实施了一种基于硬件系统的条纹噪声去除方法,通过一套自行研制的制冷型热红外成像系统的实测数据实际验证了提出方法的实际效果,由非均匀性噪声引起的NETD从26 m K降到19 m K。     

红外探测器的1/f噪声谱测试

研究红外探测器的1／f噪声谱是为了解探测器表面处理情况,尽可能地降低1／f噪声谱的转折频率。文中对1／f噪声进行简单介绍后,叙述了1／f噪声测试原理及系统组成,最后给出了典型的HgCdTe光导／光伏型探测器的1／f噪声谱曲线,并对其进行了分析说明。     

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。     

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。     

已提高温度稳定性和降低固定图形噪声的红外探测器列阵

美国专利US6583416 (2003年6月24日公布) 同光电探测器相比,热探测器具有无需致冷的优点。然而,目前这一代非致冷红外成像器在性能上与致冷型传感器相比还有很大的差距。这主要是由于非致冷型探测器的热隔离性能差和在探测过程中会引入噪声等造成的。     

红外图像噪声建模及仿真研究

噪声是造成图像退化和视频质量下降的另一个重要原因,仿真红外成像的噪声及其影响是建立图像退化模型的核心。红外成像噪声分析中的各种信号噪声,最终反映在热像仪输出的红外图像上体现为多种多样的成像噪声。通过把热像仪成像过程可能出现的各种主要噪声信号映射到红外图像中的随机噪声和固定图案噪声,建立了红外图像的噪声模型,并从实际热成像系统输出视频图像中提取噪声特性参数作为热像噪声仿真系统的输入,对红外成像系统的各种静态图像噪声的仿真实验效果接近实际的红外图像噪声情况,为热像仪成像退化建模奠定基础。     

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。     

红外探测器信息获取系统噪声特性

理论上完成了红外图像传感器信息获取电路的噪声建模,并且分别从仿真和测试两个方面对电路的噪声进行分析.三种分析方法的结果基本相同,均为0.11 m V左右.从原理和实验两个方面证明了基于仪放的模拟信号调理电路可以满足噪声低至0.2 m V的红外探测器航天应用需求.在完成噪声量大小分析的同时进行了噪声频谱特性分析,证明了信息获取电路噪声主要成分是1/f噪声和白噪声,二者均满足高斯分布.     

红外探测器信息获取系统噪声特性

从理论上完成了红外图像传感器信息获取电路的噪声建模,并且分别从仿真和测试两个方面对电路的噪声进行分析。三种分析方法的结果基本相同,均为0.11mv左右。从原理和实验两个方面证明了基于仪放的模拟信号调理电路可以满足噪声低至0.2mv的红外探测器航天应用需求。在完成噪声量大小分析的同时进行了噪声频谱特性分析,证明了信息获取电路噪声主要成分是1/f噪声和白噪声,二者均满足高斯分布。     

红外探测器噪声的测量

介绍了红外探测器噪声定义、测量方法、测量仪器等，着重分析ＨＰ３５８９Ａ测量噪声的原理，并以实验验证了测量方法的可行性。     

基于双边滤波器的红外图像条纹噪声消除算法

提出了一种新的消除红外图像中条纹噪声的方法。由于红外焦平面阵列中每列读出电路的偏置电压不同,导致红外图像中有明显的条纹状噪声。分析了读出电路偏置电压不均匀对红外成像的影响,提出了利用双边滤波器估计读出电路偏置电压的方法,并使用估计的偏置电压校正红外图像。基于实际红外图像的实验结果表明,提出的算法能够显著地消除红外图像中的条纹噪声。     

红外成像系统NETD客观测量方法研究

针对目前国内热成像系统的两种测量方法进行简要总结,面对红外成像系统检测的工程化要求,选择精度较高,但是测量时间较长的信号传递函数(SiTF)方法,通过优化测量步骤,改进图像测量算法,大幅缩减检测时间,经过两次不同环境温度下的测量,得到的测量结果稳定性好,重复性好。该方法为噪声等效温差NETD工程化测量提供了有效手段。     

红外成像系统噪声测量仿真研究

介绍了红外成像系统的噪声模型和测量方法,首先分析了二代红外成像系统不同于一代红外成像系统的特性.将红外成像系统噪声按时空三维空间划分为7个分量,就三维噪声各个分量表现方式进行了分析,并给出了不同红外成像系统的主要噪声分量;其次,结合噪声模型给出了红外系统噪声测量方法;最后给出了实验结果,对模型结合实测数据用于噪声仿真进行了尝试,并在某试验中得到了初步应用.     

基于三维噪声模型的非制冷红外焦平面读出电路的分析

基于3D噪声模型对非制冷红外读出电路噪声产生的原因进行分析,重点阐述了三维噪声的理论框架与分析方法,分析各噪声因子的含义以及产生原因,并给出计算方法,对读出电路各种噪声分量的产生进行了深入的分析。并基于此模型对阵列大小为320×240非制冷红外焦平面阵列进行分析,计算出各噪声因子的大小,得出了噪声产生的主要原因,为焦平面阵列性能的提高与评估提供了理论依据。     

低温背景下红外焦平面阵列的噪声分析

对红外探测器在低温背景下的噪声模型及特性进行了分析与实验研究。利用探测器噪声四参数法计算模型与方法;搭建实验平台对红外探测器在不同低温背景温度下的性能进行测试,得到红外探测器的低频时间噪声,高频时间噪声,低频空间噪声各自与温度、积分时间的关系。实验表明:在一定温度区间内,低频时间噪声表现出较强的温度相关性,低频空间噪声表现出较明显非线性响应特性,高频空间噪声表现出积分时间相关性。     

GaAlAs红外发光二极管RTS噪声测试方法研究

针对GaAlAs红外发光二极管(IRLED) 随机电报信号(Random Telegraph Signal, RTS)噪声不易测量的特点,提出了一种自动温控RTS噪声测试新方法。通过分析GaAlAs IRLED的RTS噪声产生机理及特性,建立了GaAlAs IRLED的RTS噪声模型,对噪声测试的基本条件进行深入分析,并设计了自动温控测试系统。在10K的温度下对GaAlAs IRLED的RTS噪声进行测试,实验表明,该方法能准确的测量GaAlAs IRLED的RTS噪声,得到与噪声模型一致的结果,为GaAlAs IRLED可靠性的噪声表征提供了实验与理论依据。     

红外成像系统噪声等效温差数字图像测试方法

噪声等效温差是评价红外成像系统性能的关键参数之一。数字图像在红外成像系统的显示与记录中得到越来越广泛的应用,但原有的噪声等效温差均是基于模拟图像进行测试。提出基于数字图像的红外成像系统噪声等效温差测试方法,用最小二乘法拟合信号传递函数,用三维噪声模型分析并计算系统噪声,给出了噪声等效温差的计算方法。搭建测试环境,分别对线列扫描红外成像系统和焦平面阵列红外成像系统进行测试,并对测试数据与标称值进行对比、分析。     

噪声等效温差（NETD）测试方法分析

讨论了扫描热象仪及红外焦平面凝视热象仪ＮＥＴＤ的计算公式，其中最关键的是噪声等效带宽的计算，作者建议，除了要标定噪声等效温差，还应标定噪声等发射率差及噪声等效反射率差。