MOS电阻阵的非均匀性测量及补偿方法研究

红外MOS电阻阵列是现代红外成像仿真系统中的关键元件。由于MOS电阻阵具有较强的热非均匀性,因此在进行红外仿真时必须对其进行实时补偿。文中对基于MOS电阻阵的关键技术——MOS电阻阵帧元非均匀性补偿技术进行深入探讨和研究,并提出了相应的解决方案:通过离线测试,实测得到每一帧元的电压温度特性曲线,建立电压温度补偿数据表格,使得驱动MOS热电阻面阵的灰度数据与表格数据相匹配,从而实现对MOS电阻阵的修正。实验证明,文中提出的方法能够很好地解决对MOS电阻阵非均匀特性进行补偿的问题,并已在基于MOS电阻阵的红外场景生成器中应用,取得了满意的效果。

256分辨率电阻阵性能测试及非线性校正方法

256×256像元MOS电阻阵是红外成像制导系统半实物仿真的核心器件,其芯片的性能直接影响仿真性能和实验结果,而其能测试和非线性修正一直是红外成像仿真领域的关键问题和前沿技术。深入分析了电阻阵主要性能指标的测试方法,在测试和实验的基础上,提出了映射配准和失效像素补偿的算法,设计了基于指数曲线的非线性修正模型,完成了修正补偿工作并进行了测试和分析。结果表明非线性修正算法可行,修正后的MOS电阻阵线性控制特性较好,红外图像灰度层次有较大提高,较好地满足了红外成像制导的仿真需求。

基于MOS电阻阵的红外目标模拟生成系统

为满足红外成像制导导引头的测试和半实物仿真试验,提出了一种高对比度红外面源目标模拟器方案。模拟器包括图像生成计算机、图像修正计算机和MOS电阻阵逻辑控制及驱动器,通过光纤构成分布式系统。图像生成计算机接收弹道仿真计算生成的弹目相对运动参数,生成红外场景图像,通过光纤网传送到图像修正计算机,对数据进行非线性、非均匀性修正,利用机内PCI图像数据传输驱动卡将数据传输到安装在转台上的MOS电阻阵逻辑控制及驱动器;该驱动器产生MOS电阻阵温度控制信号和的时序逻辑,驱动MOS电阻阵产生200Hz的红外图像。该方案已经在成像导引头测试中得到验证,导引头可清晰成像并稳定截获生成的红外目标。

薄膜转移工艺制备的128×128规模高架桥式电阻阵

采用新的薄膜转移工艺,成功制备了128×128规模的高架桥式电阻阵。电阻阵的单元尺寸为50μm×50μm,占空比50%。初步测试了该高架桥电阻阵的两个基本指标,微桥的热时间常数和最高等效黑体温度,并对该电阻阵进行了成像实验。采用电学法测试单个微桥的时间常数τ约为4.5 ms,可在100Hz下工作。将整个面阵点亮,在8~12μm波段最高等效黑体温度达到250℃,推测在3~5μm波段最高等效黑体温度超过300±20℃。将整个器件全部点亮并驱动到最高温度时,器件的最大功率为30 W。该电阻阵可成功实现驱动显示成像。测试结果表明该高架桥式电阻阵初步满足红外景象产生器的要求。

256×256元MOS电阻阵驱动方法研究

基于MOS电阻阵的红外场景模拟器是半实物仿真系统中的关键设备。介绍了256×256元MOS电阻阵的结构和工作原理,研究了其驱动方法,详细介绍了驱动系统中图像数据传输电路和驱动控制逻辑电路的设计。驱动系统与电阻阵的联合实测结果表明:驱动系统的图像刷新频率达231.4帧/秒,单元像素灰度分辨率为16 bit。经实际使用,该驱动方法完全满足红外成像制导武器测试和半实物仿真的使用需求。

电阻阵动态红外景象投射器单元电路研究

研究了电阻阵动态红外景象投射器的单元驱动电路特性,特别对辐射体的部分电学和热学特性进行了定量的测量和计算;同时采用热点耦合的方法分析了两种比较典型的单元驱动结构,并对结果进行了实际验证。

基于电阻阵的多谱段目标模拟器设计

针对红外制导控制半实物仿真对多谱段目标模拟器的需求,对多谱段红外目标模拟器进行了研究。对国内外研究现状进行了简要的介绍,分析了多谱段目标模拟的设计思路和原理。通过设计多电阻阵的真空环境箱保证系统性能;通过详细的光学分析计算对光路变焦准直和光路合束原理进行了研究。设计了基于多电阻阵光路对准合成原理的多谱段红外目标模拟器方案。研究表明方案可行,并提出方案能达到的技术指标。

128×128像元MOS电阻阵非均匀性校正算法研究

MOS电阻阵非均匀性校正一直是基于MOS电阻阵的场景产生器研究和发展的关键问题和前沿技术。在对128×128像元MOS电阻阵实验的基础上,分析了其非线性和非均匀性产生的原因,并提出了非均匀性校正算法。首先在MOS电阻阵中覆盖矩阵栅格,建立线性修正表格,然后通过采集校正后数据建立补偿表格,迭代这个修正过程完成校正补偿工作。实验结果表明非均匀性校正算法可行,校正后的红外图像均匀性有较大提高,较好地满足了红外成像制导仿真需求。

高帧频MOS电阻阵红外成像目标模拟器实时控制研究

针对高帧频MOS电阻阵的特点,对红外成像目标模拟器实时控制方法进行研究,在控制部分硬件设计方面,就通讯协议、图像数据传输驱动、图像逻辑控制驱动等提出了较为详细的设计思路。

基于回路的MOS电阻阵单像素红外模型建模方法研究

MOS电阻阵目前在红外仿真领域有着广泛的应用和重要的作用。作为红外半实物仿真链路中的核心器件,其成像效果直接关系到最终仿真结果的准确度和置信度。目前的红外仿真数字信号进入电阻阵后会产生一系列图像退化和耦合失真问题,因此需要从MOS电阻阵的成像机理出发,分析其成像原理及能量传递过程,针对单个像元建立符合其自身物理特性的过程及辐射模型。通过输入信号与输出信号的函数关系来量化和验证模型的准确度和置信度。这个模型作为MOS电阻阵的基础模型对未来研究更大规模电阻阵的耦合特性、反向模型及非均匀性校正均有重要的理论基础和实际工程应用价值和意义。

图像电阻阵驱动控制器的设计

讨论研究了一个满足200Hz帧频的128*128点阵图像电阻阵驱动控制器的设计方案。采用嵌入式计算机和FPGA相结合的构架,充分利用100M以太网技术、乒乓缓冲技术、硬件查表技术,解决了图像数据的高速稳定传输的问题,采用高速串行DA技术解决了200Hz帧频的128路行驱动信号生成问题。

MOS电阻阵红外目标模拟器图像帧频测试方法

基于MOS(Metal-Oxide-Semiconductor)电阻阵列的红外成像目标模拟器是红外成像制导武器半实物仿真系统的重要组成部分之一,用于模拟红外目标/干扰动态场景;输出动态图像的帧频反映了所模拟动态场景快速性,是评价红外成像目标模拟器图像变化快慢程度的一项技术指标;首先,介绍了MOS电阻阵红外成像目标模拟器的基本组成与工作原理,讨论了半实物仿真系统中对模拟红外辐射图像帧频的测试需求;然后,提出了一种MOS电阻阵红外成像目标模拟器图像帧频的测试方法,搭建了图像帧频测试平台;最后,对256×256元MOS电阻阵红外成像目标模拟器输出的图像帧频进行了测试,并给出测试结果;结论:该测试方法能为MOS电阻阵红外成像目标模拟器的研制、性能测试和应用提供一定的依据,可推广应用于其它类型红外成像目标模拟器的图像帧频测试中。

MOS电阻阵下红外诱饵模拟仿真

为了能达到验证红外制导导弹对抗红外诱饵性能的目的,需要在半实物仿真过程中逼真地模拟红外诱饵在实际红外对抗场景中的能量变化和运动形式,即红外诱饵被投放后辐射变化以及其与目标的分离形式,为此利用MOS电阻阵进行红外诱饵模拟仿真研究。现有国产MOS电阻阵不小于200 Hz的刷新频率,不小于300℃的等效黑体温度能很好地复现红外诱饵燃烧时剧烈的能量变化,同时通过红外诱饵建模理论建立基础仿真运动模型,并且基于外场采集数据对所建立的红外诱饵运动模型进行修正,主要是对红外诱饵运动轨迹进行修正。最后,采用MOS电阻阵动态红外场景渲染和驱动软件完成红外诱饵的模拟。

大规模电阻阵红外景象产生器件的像素设计研究

电阻阵作为一种动态红外景象产生器件,在红外半实物仿真领域有着重要的应用。电阻阵可实现的规模与性能与红外微辐射像素列阵的设计有着密切的关系。文中从应用系统对大规模电阻阵器件的要求出发,结合电阻阵的工作原理,提出了像素驱动电路与MEMS结构一体化的设计方案,设计了规模可拓展的高占空比像素结构。通过采用高消光系数材料以及光学谐振腔结构,微辐射元的中波红外和长波红外的表面发射率达0.7。热力学仿真表明,通过合理的薄膜厚度和结构设计,微辐射元阵列的占空比达到51%,升、降温的热响应时间均小于5 ms,0.6 mW功率驱动下应力翘曲小于300 nm,长波红外表观温度可达582 K,中波红外表观温度可达658 K。结合设计方案提出了工艺制备方案,并通过小阵列流片初步验证了设计方案的可行性。该设计研究为国产大规模、高占空比电阻阵的研制指明了方向。

基于MOS电阻阵半实物仿真的红外场景生成技术

为了实现红外制导导弹半实物仿真中红外动态场景的仿真模拟,对目标、背景和干扰建模并利用MOS电阻阵进行模拟仿真展开了研究。基于红外场景建模软件生成满足半实物仿真所需的红外对抗场景,建立了典型目标、背景和干扰弹的红外辐射模型与运动模型,根据当前主要战机和红外干扰弹的调研及外场试验数据对模型进行验证和修正。在半实物仿真过程中,通过MOS电阻阵动态红外场景渲染及驱动软件完成所建的红外动态场景的仿真模拟。经工程应用证明,所建红外对抗场景逼真度较高,提高了导弹抗红外干扰能力的验证水平。

MOS电阻阵列红外图像转换器性能测试

红外图像转换器技术是红外成像仿真系统中的一项关键技术,它可在半实物(HWIL)仿真系统中用来对红外探测系统的实时性能进行测试和评估。基于微机械技术发展起来的MOS电阻阵列是动态红外图像转换器中的一种。介绍了MOS电阻阵列动态红外图像转换器的发展现状及美国Eglin空军基地宽波段红外场景投影器(WISP)的测试技术。结合实际应用,提出了一种基于红外显微光学镜头的MOS电阻阵列动态红外图像转换器测试方法,给出了部分图像测试结果。

基于双端口RAM的MOS电阻阵控制器的设计

提出一种满足每秒100Hz帧频的MOS电阻阵控制器的设计。它采用双端口RAM存储器,并用双倍存储器作为数据缓冲区,使得成像计算机和数据处理电路可同时对数据缓冲区进行交替工作,保证了MOS电阻阵每秒100帧的刷新速率。

基于MOS电阻阵的红外诱饵运动模拟

为了以较小代价验证红外制导导弹对抗红外诱饵的能力,需要提高红外半实物仿真水平,而基于MOS电阻阵的红外半实物仿真则是众多手段中最有效的方法之一。利用MOS电阻阵对红外诱饵进行了模拟和仿真,并建立了红外诱饵模型,尤其是红外诱饵运动模型。同时,在外场实测了经红外诱饵运动轨迹校正后所建立的红外诱饵理论模型。结果表明,红外诱饵运动轨迹模拟的逼真度是能否有效验证和提升红外制导导弹抗红外诱饵能力的关键。

基于MOS电阻阵列的红外目标模拟器非均匀性校正技术研究

红外成像目标模拟器是红外成像半实物仿真系统中的关键组成部分,基于微机械技术发展起来的MOS电阻阵列是红外图像生成器的重要发展方向。其中红外图像生成的质量是设计和研制红外成像目标模拟系统需重点考虑的问题。多种原因导致电阻阵列具有一定的非均匀性,因此在使用之前必须对其进行非均匀性校正。结合实际应用,阐述了基于MOS电阻阵列的红外成像目标模拟器的非均匀性产生机理,建立红外目标模拟器的非均匀性修正数据库对红外目标模拟器的图像数据源进行校正和补偿,产生校正后的图像数据,完成对红外目标模拟器存在非均匀性的离线修正。

大动态范围电阻列阵器件的最新进展(上)

电阻加热微电桥的可寻址、镶嵌式列阵器件,提供了精确、动态地探测和放映红外成像的潜在能力。这种成像的主要目的是用来评价从自动寻的器到前视红外的各种红外仪器。由于低成本、非致冷红外成像器的不断增加,现场背景放映机(投影机)也为这些新仪器的动态测试提供了强大的潜力。在过去几年中,我们已经介绍了各种红外放映机系统的研制和发展情况,这些系统是为不同目的而设计的;本文将介绍这些技术的最新进展,目的在于改进或了解其瞬时性能和辐射性能。