非制冷紅外焦平面探測器測試及驗證成像技術研究.pdf

1、非制冷紅外焦平面探測器的誕生及發(fā)展是紅外技術領域一次革命性的突破，它具有體積小、功耗低、成本低、可靠性高的特點，其衍生的非制冷紅外熱像技術具有廣泛的應用前景，因此非制冷紅外焦平面探測器及其應用技術正成為各國研究的熱點。
　　本課題對非制冷紅外焦平面探測器的測試驗證技術進行了深入的研究，完成了微測輻射熱計和非制冷紅外焦平面探測器的測試驗證技術的系統(tǒng)化設計，突破了測試驗證技術中的各種關鍵技術，研制了的高速、高精度的紅外焦平面探測器測試

2、系統(tǒng)，同時基于項目組自主研發(fā)的320×240非制冷紅外焦平面探測器，設計和開發(fā)了多功能、高性能的紅外熱成像儀并實現(xiàn)了驗證成像。論文主要的研究內(nèi)容和成果綜述如下：
　　（1）在微測輻射熱計測試技術方面，深入研究了微測輻射熱計的傳感機理，建立了微測輻射熱計的光學、熱學和電學的數(shù)學模型?；跀?shù)學模型提煉了微測輻射熱計的關鍵指標，提出了通過鎖相放大技術（LOCK-IN AMP）測試微測輻射熱計響應電壓和噪聲電壓的方法，克服了微測輻射熱計微

3、弱信號提取的技術難題。在熱學性能參數(shù)的測試方面采用了I-V測試熱導的方法，發(fā)現(xiàn)了通過減小偏置電流的手段，可忽略有效熱導和總熱導誤差的技術問題，同時提出了變頻鎖相放大技術測試響應時間的方法。對比測試結果與仿真結果數(shù)據(jù)，確認了該測試方法的準確性和有效性。
　?。?）非制冷紅外焦平面探測器測試技術方面，研制了非制冷紅外焦平面探測器測試系統(tǒng)，細闡述了該測試系統(tǒng)的組成結構、板級系統(tǒng)工作原理，各模塊參數(shù)指標以及關鍵技術的解決方案，并利用標準探

4、測器進行驗證測試，主要指標測試精度可≤1％。在測試系統(tǒng)中，低噪聲偏置電壓源模塊采用了網(wǎng)絡反饋控制結構和數(shù)字電位器技術，解決了電壓源的低噪聲、高精度調(diào)節(jié)以及寬溫度適應性的技術難題。同時，測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集部分還采用了PCIE總線技術和DMA的工作模式，解決了多規(guī)格、大規(guī)模、高幀頻的紅外圖像實時采集的技術難題，克服了采集過程中由于CPU響應速度原因帶來的數(shù)據(jù)丟失問題。
　　（3）非制冷紅外焦平面探測器驗證成像技術方面，研制了基于國產(chǎn)3

5、20×240非制冷紅外焦平面探測器的熱成像儀系統(tǒng)，系統(tǒng)采用了最新的FPGA+ARM的硬件結構，并實現(xiàn)了參數(shù)標定和實時成像一體化的集成設計理念。在圖像算法設計中，本文提出了一種改進的神經(jīng)網(wǎng)絡非均勻性校正算法，克服了傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡算法目標退化和偽像的不足。在圖像增強算法中，本文采用了改進的二叉堆算法，本算法大大提高了圖像增強算法的效率，克服了由于探測器狀態(tài)變化而導致拉伸畸變的問題。為了更好地修飾細節(jié)，本文還提出了基于梯度信息自適應權值調(diào)整的紅