UFPA探测单元的热学分析

用有限元方法对非致冷红外焦平面阵列(UFPA)的探测单元进行了有限元热分析,分析结果表明,微桥的结构可以显著地影响探测单元的热学性能,而且还得到了钛酸锶钡(BST)薄膜与红外辐射强度之间的线性关系、热饱和时间以及降温过程。利用得到的结果对探测单元尺寸进行了优化,制备出介电量热型UFPA探测单元,并分析了输出信号比期望值小的原因。

热释电薄膜单片式UFPA器件微桥单元结构研究

采用RF溅射制备出Ba0.65Sr0.35TiO3薄膜,剥离法制备出UFPA器件单元所需的图形化金属电极,TMAH溶液进行体硅腐蚀,并且使用保护胶和独特的夹具保护硅片正面免受腐蚀液的腐蚀。总结了一套制作微桥的简便可行的工艺流程,并最终在厚度为300μm的硅基片上成功的制备了厚度小于3μm的面积为100μm×100μm的微桥单元结构。该微桥单元可以满足制备热释电薄膜单片式UFPA器件的要求。

微桥对UFPA探测单元的影响

通过Sol-Gel方法和半导体工艺,制备出基于Ba_(0.8)Sr_(0.2)TiO_3(BST)薄膜的非致冷红外焦平面阵列(UFPA)探测单元。用ANSYS有限元分析软件,对探测单元进行了热分析。分析结果表明:微桥的大小可以极大的影响薄膜受到辐射后的温度以及薄膜温度的均匀性。对微桥和硅衬底上的BST薄膜进行了结构和性能上的对比。发现微桥上面的BST薄膜其介电常数有所下降,漏电流增加。而且为了得到致密无裂纹的BST薄膜,必须减少它的厚度。对所制备的UFPA探测单元进行了红外测试,得到1.6mV左右的信号输出,可以满足下一步信号处理的需要。

非制冷红外焦平面技术述评(上)

近年来，红外非制冷焦平面阵列技术已取得令人瞩目的进展，凭借其低成本、可接受的性能，正在开拓民用乃至军用市场。本文描述了目前主要的两种非制冷焦平面阵列技术的发展状况，并对二者以及它们与制冷型焦平面阵列进行比较与探讨。

非制冷红外焦平面技术述评(下)

近年来，红外非制冷焦平面阵列技术已取得令人瞩目的进展，凭借其低成本、可接受的性能，正在开拓民用乃至军用市场。本文描述了目前主要的两种非制冷焦平面阵列技术的发展状况，并对二者以及它们与制冷型焦平面阵列进行比较与探讨。

128×128混合式热释电非致冷焦平面探测器列阵铟膜及铟柱制备工艺研究

着重介绍了我们在“1 2 8×1 2 8混合式热释电非致冷焦平面探测器列阵(UFPA)”研制中铟膜及铟柱的制备和我们选择铟做混合式UFPA互连材料的理由与互连方法。强调了铟膜制备基本工艺要求。根据薄膜均匀性要求 ,计算出了蒸发源距工件的距离及所需材料量 ,确定了保证铟膜不氧化的关键数据及具体操作。文中给出了铟柱列阵显微照片 (显示了铟膜厚度)和铟柱列阵的立体形貌像 ,还介绍了铟柱列阵成型方法及铟柱生长工艺流程 ,并叙述了倒装互连技术 ,且给出了我们的成像演示照片和器件照片 。

光刻技术在铟柱制备工艺中的应用研究

简要介绍了光刻在 1 2 8× 1 2 8混合式非制冷热释电焦平面 (UFPA)探测器制作中的重要地位 ,重点介绍了光刻在铟柱制备中的应用研究。对铟柱成形的几种方法进行了比较 ,确定了剥离法制备铟柱。并进行了光刻实验与分析 ,得到了满足 1 2 8× 1 2

基于CPLD的红外焦平面阵列驱动电路设计与实现

给出了一种384×288非致冷红外焦平面阵列(UFPA)驱动电路的设计方法。在分析红外焦平面阵列工作原理的基础上,设计了红外焦平面阵列的驱动电压和时序电路,并对驱动时序信号进行了仿真和验证。实验结果表明,该驱动电路能够正确驱动出红外视频信号,可以满足实际红外热成像系统的工作需求。

基于脉冲偏置的红外热像仪的噪声等效温差精度分析

分析了采用脉冲偏置电压读出电路的 32 0× 2 4 0凝视型非致冷焦平面 (UFPA)的原理。根据处于脉冲偏置的红外热像仪的成像过程 ,分析了影响非致冷热像仪 NETD的几个因素。数值计算表明 :脉冲偏置时 U FPA温度升高带来的误差 。

非制冷红外焦平面阵列信号处理系统设计

介绍了320×240非制冷红外焦平面阵列(UFPA)的信号处理系统;采用复杂可编程逻辑器件(FPGA)产生红外焦平面阵列的驱动时序,应用数字信号处理(DSP)技术实现红外焦平面阵列的非均匀校正。实验及仿真结果表明:FPGA可产生焦平面阵列所需时序,DSP对焦平面阵列的非均匀校正效果较好。

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。

非制冷焦平面热像仪温度控制设计

在分析法国ULIS公司生产的320×240长波红外非制冷微测辐射热计焦平面阵列探测器UL01011技术参数的基础上,论述了微测辐射热计非制冷红外焦平面热像仪温度控制的必要性,指出了温度控制设计的实质。并讨论了单片机、线性模式单芯片热电制冷器控制器和开关模式单芯片热电制冷器控制器温控方案的优缺点。提出了使用AD公司生产的全新单芯片热电制冷器控制器ADN8830的温控设计方案,以该芯片为核心设计出适合320×240长波红外非制冷微测辐射热计焦平面阵列探测器UL01011的温度控制电路,该电路能够把焦平面阵列温度变化控制在30±0.01℃范围内,使探测器工作在最佳温度。该方案功耗低、效率高、体积小,是一种较好的温控设计方案。

宽波段气体泄漏红外成像检测系统设计

有毒有害气体的泄漏不仅污染环境,而且威胁人民生命财产安全,世界各国都非常重视快速有效的气体泄漏检测技术的研究和仪器开发。针对这一问题,提出了宽波段气体泄漏红外成像检测系统设计方案,主要包括宽波段红外光学镜头、子波段滤光片及切换装置、宽波段非制冷焦平面探测器、视频处理及系统控制电路等组成部分,充分利用非制冷探测器的无光谱选择特性,结合热图像非均匀性校正和数字细节增强处理算法,实现了对不同种类气体泄漏的高灵敏度检测,提供了适合人眼判断的气体泄漏视频图像显示结果。整个系统具有可检测气体种类多、检测范围大速度快、气体泄漏痕迹明显增强、系统便携性突出、成本相对较低等特点。

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。

128×128红外焦平面阵列驱动和信号后处理电路的设计

介绍了微测辐射热计的 12 8× 12 8凝视型非致冷红外热像仪的系统结构 ,着重论述了红外焦平面读出电路的驱动设计方案。该设计具有高集成度、高精度、低成本、布线简单等优点 ,符合第三代“灵巧”

10.6μm CO_2激光对非制冷红外热像仪饱和阈值的实验研究

用适当波长的激光器,对红外成像系统进行干扰,是光电对抗领域的一个研究热点。本文采用波长为10.6μm的CO2脉冲激光器,通过漫反射板反射激光能量到320×240多晶硅非制冷焦平面红外热像仪,进行激光干扰红外成像系统的实验。通过实验,得到了红外热像仪的饱和辐照阈值,并通过理论分析,推导出在一定距离上,使红外热像仪发生饱和干扰情况所需的激光能量值。

红外焦平面阵列图像的伪彩色编码和处理

红外焦平面阵列成的热图像的伪彩色编码有利于人眼识别和获取图像中的有用信息。本文所描述的软件可对红外图像进行 16种伪彩色编码 ,以中值滤波、直方图均匀化等处理 ,同时显示图像中每点的温度。文中描述了伪彩色编码原理 。

铁电型非制冷红外焦平面探测器的调制器设计

从铁电型非制冷红外焦平面探测器逐行读出的工作机理和阿基米德螺旋线的定义出发,导出了多调制周期调制器叶片形状的设计公式,给出了调制器与探测器位置关系的设计实例,解决了调制器设计的核心问题。

气象测云红外成像系统的设计与分析

以云层为目标,进行了目标与背景的红外波段分析,确定了气象测云红外成像系统的工作波段(8～14μm)和红外成像系统的主要技术参数,如视场角、焦距等。基于非制冷红外焦平面列阵(UFPA)探测器件进行了气象测云红外成像系统的光学设计、结构设计与电路设计,对系统光学设计结果进行详细分析。针对该系统设计了红外图像自适应非均匀校正系统和温度调焦机构,使其在-35℃～+50℃均能清晰成像,校正后残余非均匀性<0.2%。对校正前后图像效果进行对比表明,该系统成像效果较好。

128×128红外焦平面阵列时序分析与温控电路设计

介绍了微测辐射热计的 12 8× 12 8凝视型非致冷红外热像仪的系统框图 ,论述了一种新型的红外焦平面阵列温控电路设计方案以及读出电路时序的FPGA实现方法 .该方案具有高集成度、高精度、低成本、布线简单等优点 ,为热像仪系统的研制开发提供了设计思想 .