基于非制冷红外焦平面阵列的全天空红外测云系统

云的地面观测是对本地天气进行实时监测的重要工作。目前,主要采用人工目测方法进行云的地面观测,无法准确提供夜间云的资料。为了实现云的全天空昼夜自动监测,采用非制冷红外焦平面阵列(UIRFPA)和扫描的方式,通过拼图、定标、大气修正、云识别等数据处理,研制成功了全天空红外测云系统。该系统由光学测量单元、扫描单元、环境参数测量单元、采集与控制单元和数据处理单元组成。初步的观测试验表明,该系统所给出的全天空云分布图像以及云量、云族与实际天空状况一致,考虑探测器工作温度效应的非制冷红外焦平面阵列定标模型,可满足全天空云监测的辐射定量测量要求,定标处理以及云识别算法可行。

低噪声非制冷红外焦平面阵列驱动电路的设计

针对非制冷红外焦平面驱动电路在噪声和可靠性方面的高要求,分析了降低直流偏置电压噪声以降低红外焦平面阵列噪声的可行性,提出了一种新型低噪声的非制冷红外焦平面驱动电路。该驱动电路采用ADI公司的AD8606系列高精度低噪声运算放大器构成一个直流缓冲器,其具有强大的直流驱动能力和低噪声性能,实现了直流偏置电路。采用Altera公司的CycloneⅡ系列可编程逻辑器件,设计红外焦平面的时序驱动电路。测试结果表明:焦平面探测器均方根噪声降低至397.83μV,为后续非制冷红外热像仪的研制奠定了基础。

非制冷红外焦平面阵列BST铁电薄膜的制备及性能研究

采用改进的溶胶 凝胶方法 ,在Pt/Ti/SiO2 /Si基片上成功地制备出不同组分 ,具有钙钛矿型结构的BST铁电薄膜。BST5、BST10和BST15铁电薄膜的介电系数εr 分别为 375、4 0 0和4 2 5,介电损耗tgδ分别为 0 .0 4 1、0 .0 2 4和 0 .0 10 ,剩余极化强度Pr 分别为 2 μc/cm2 、2 .5μc/cm2 和1.7μc/cm2 ,矫顽场Ec 分别为 4 0kV/cm、50kV/cm和 35kV/cm ,是制备非制冷红外焦平面阵列的优选材料。

384×288非制冷红外焦平面阵列驱动电路的设计

在分析了法国ULIS公司的384×288元的长波红外非制冷微测辐射热计UL03191结构、性能及工作参数的基础上,针对该探测器数字与模拟两种输出模式设计了基于CPLD驱动电路。通过使用所设计电路采集黑体辐射的光信号转换成12位灰度图像来测试电路工作性能、成像质量和噪声特点,比较两种模式的测试结果,得出采用数字输出模式设计的电路具有体积小、功耗低及成像噪声小等特点。同时,设计了基于ADN8830单芯片热电制冷器控制器的温度控制系统,该系统设置电压由CPLD控制,可实现焦平面阵列根据环境温度变化采用不同工作温度点工作,从而较好的改善探测器工作性能和成像质量,降低探测器功耗。

非制冷红外焦平面阵列比色测温双波长的选择

非制冷红外焦平面阵列的工作波长一般为8～14μm。通过添加特定波长的滤波片,可使非制冷红外焦平面阵列获得该波长的辐出度,从而利用比色测温的方法完成对工业产品在工业中低温范围内的精确测量。介绍了非制冷红外焦平面阵列比色测温的基本原理,详细讨论了在8～14μm波长范围内选择最佳比色双波长组合的理论依据,用MATLAB仿真计算确定了工业中低温范围最佳双波长组合的选择原则。最后模拟(8.8μm,10.6μm)双波长组合的T-R(T)图像,模拟结果满足测温精度要求。

非制冷红外焦平面阵列器件驱动电路的研究

分析了电路噪声、电压波动和温度变化等对红外焦平面阵列探测器的工作状态和器件成像品质的影响,论述了设计驱动电路的必要性。在此基础上,设计了非制冷红外焦平面阵列器件的驱动电路,该电路由三个功能模块构成,分别是直流偏置电压电路、单芯片焦平面温度控制电路和基于现场可编程门阵列器件的时序逻辑驱动电路。实验表明,该驱动电路的控温精度优于0.05℃,直流偏压电源精度高,噪声低,时序驱动合理。

320×240非制冷红外焦平面阵列驱动电路的设计

在介绍了320×240非制冷红外焦平面阵列工作原理的基础上,详细分析了非制冷红外焦平面阵列驱动电路的组成原理、设计方法,重点是偏置电压电路、脉冲电压与控制信号驱动电路、焦平面工作温度检测及控制电路的设计等关键技术。提出了一种自适应工作点的驱动电路设计方法,并对主要驱动信号进行了仿真,给出了主要原理框图。试验结果表明:该电路达到了理想的效果,适用于宽的工作温度,具有体积小、实用性好、可靠性高等特点。

非制冷红外焦平面阵列进展

非制冷红外成像技术已广泛应用于军事和民用领域,一直是人们关注的焦点之一,其核心部件是非制冷红外焦平面阵列(IRFPA:Infrared Focal Plane Array)。综述了几种具有代表性的非制冷IRFPA的探测原理、发展历史和现状。它们是:热敏电阻型、热释电型、热电堆型、二极管型、热-电容型非制冷IRFPA和应用光力学效应的非制冷IRFPA、基于法布里-珀罗微腔阵列的非制冷IRFPA。

非制冷红外焦平面阵列的定标试验研究

为将非制冷红外焦平面阵列(UFPA)应用于地基云红外被动遥感系统,就非制冷红外焦平面阵列的响应特性进行了试验研究.在定标模型理论分析的基础上,提出了一种考虑探测器工作温度效应的适合于非制冷红外焦平面阵列的辐射定标模型,设计了基于标准辐射源的定标方法.试验结果表明,非制冷红外焦平面阵列响应动态范围大、线性度好,探测器工作温度效应可作线性化处理,辐射定标模型反演标准偏差为0.72 w.m-2.sr-1.

非制冷红外焦平面阵列CMOS读出电路设计

文中提出一种新的非制冷红外焦平面阵列系统结构,详细阐述该系统选通和读出电路的工作原理。该系统集成度高,选通和读出电路积分时间长、功耗小、面积小、精度高,能兼容64×64、160×128、320×256等多种焦平面阵列。最后给出选通和读出电路的控制时序仿真结果。

非制冷红外焦平面阵列成像系统图像处理软件设计

对自主开发设计的一款非制冷红外焦平面阵列(IRFPA:Infrared Focal Plane Array)成像系统进行了简要介绍。并从应用出发,对其红外图像特性进行了分析,针对性地开发了图像处理软件。结果显示该系统能较好地采集红外图像,并进行处理。

非制冷红外焦平面阵列的非均匀性校正及其实现

针对基于氧化钒(VOx)的非制冷红外焦平面阵列,介绍了非制冷红外成像系统的构成及其原理,并根据焦平面阵列及其读出电路的特点,给出了相应的非均匀性校正及其FPGA设计的实现。

非制冷红外焦平面阵列读出电路设计

针对SOI二极管型非制冷红外探测器，设计了一种新型读出电路（ROIC）该电路采用栅调制积分（GMI）结构．将探测器输出电压信号转化为电流信号进行积分设计了虚拟电流源结构，消除线上压降（IRdrop）对信号造成的影响。电路采用0．35μ111 2P4MCMOS工艺进行设计，5V电源电压供电当探测器输出信号变化范围为0～5mv时，读出电路仿真结果表明：动态输出范围2V，线性度99．68％，信号输出频率5MHz．功耗116mW．

非制冷红外焦平面阵列最新进展

非制冷红外焦平面技术在过去的几年内得到了飞速发展,并在军事、商业和民事中得到成功应用.过去曾是制冷型焦平面占据的应用领域,现在逐渐为价格低、重量轻、功耗低、体积小、性能可靠、操作方便的非制冷红外探测器所代替.非制冷焦平面阵列基本上有两类:一类是铁电-热电型辐射计;另一类为电阻型测辐射计.

热释电非制冷红外焦平面现状及发展趋势

一维和二维阵列的热释电非制冷红外焦平面非常适合应用于热成像。混合式的BST铁电探测器降低了成本,市场潜力巨大。分析了热释电非制冷红外焦平面阵列探测技术的优势,介绍了热释电非制冷红外探测器工作原理及热释电非制冷红外焦平面阵列对探测材料的要求,指出了混合式及单片式热释电非制冷红外焦平面阵列发展趋势。制备高一致性和高性能的大阵列的探测元是发展非制冷红外焦平面的关键,针对我国在热释电非制冷红外焦平面阵列研究方面存在的问题,提出了下一步研究的方向及重点。

基于ADN8830的非制冷红外焦平面温度控制电路设计

这里利用AD公司的热电制冷控制器ADN8830设计出高性能、高稳定性的TEC控制电路。该电路通过简单的电容、电阻构成的外部PID(比例积分微分)补偿网络,能够使探测器温度在10 s内稳定在最佳工作点,温度控制精度可达0.01℃。实验结果表明该方案具有效率高、功耗低、体积小等优点,是一种较好的温控设计方案。

微测辐射热计型非制冷红外焦平面探测器技术新进展

近年来,随着大规模集成电路、半导体薄膜、微机电系统等科技进步,微测辐射热计型非制冷红外焦平面探测器技术快速发展,已成为目前技术最成熟、市场占有率最高的一种焦平面探测器型式。本文介绍了红外焦平面探测器分类、微测辐射热计型非制冷红外焦平面探测器工作原理及总体设计、制造与工艺、测试等关键技术模块。综述了国内外相关技术最新进展和领域应用。最后,总结指出了非制冷红外焦平面探测器技术发展趋势及发展方向,包括:1) 亚波长微纳光学技术与像元中心距压缩到10 μm以下更小尺寸的超高清红外成像;2) 基于新一代TSV (硅通孔技术)三维垂直封装的三维单芯片系统(3DSoC)技术与红外热像机芯/模组的集成化与智能化;3) 无快门(shutter-less)技术结合无热电冷却元件(TEC-less)与进一步降低系统功耗等。

非制冷红外焦平面阵列热像仪技术在轨道交通等领域中的应用

本文就新型红外热成像技术的特征及其在轨道交通、铁路运输及隧道建筑等领域中的应用作重点研讨。

基于人工神经网络的红外焦平面阵列定标方法

用标准黑体定标数据分别采用基于神经网络和基于线性模型的定标方法对非制冷红外焦平面阵列上单个单元进行了定标,并对二者定标结果进行了分析和讨论。基于线性模型的定标方法采用最小二乘法拟合定标系数,数据处理简单,但精度较低。人工神经网络定标方法是在未知的情况下通过设计合适的网络就可以逼近输入与输出之间的映射关系,提高了定标精度。

二极管型红外焦平面阵列的噪声分析及结构优化设计（英文）

二极管非制冷红外焦平面阵列(IRFPA)探测器具有广阔的前景,然而它的性能受噪声源的制约,为了得到高性能的探测器,必须研究噪声源并减小其影响.概述了探测器噪声源,量化并研究了不同噪声对探测器的影响,最后得到了二极管IRFPA的性能极限,此外,计算得到了最优的结构参数.理论研究表明温度起伏噪声对应的最小噪声等效温差(NETD)为2.36mK,此时探测器热导为辐射热导,其值为2.06 nW/K.当单元尺寸为25μm×25μm的探测器的正向偏置电流为33μA,占空比为54%时可得到最优NETD为46.5 mK.