采用虚拟仪器技术，设计了基于LabVIEW软件平台的热释电IRFPA(红外焦平面阵列)非均匀性校正系统。该系统可通过控制面板选择校正算法，选取3种不同的标准像元的标准校正曲线。可以对IRFPA待校正的像元输出进行采集,对非均匀性参数进行测试，还可以进行非均匀性校正。系统通过三维波形以及图像的显示来观察校正前后对比，并能计算出校正前后的NU(非均匀性)值大小。对像元数为120×160的热释电IRFPA输出的视频信号进行了非均匀性校正实验，对非均匀性校正算法进行了统计对比，对仿真结果及数据进行了分析总结。经过校正实验验证了系统的可行性，结果证明基于平均值法的两点定标算法对热释电IRFPA非均匀性校正后的NU值是最小的。通过统计数据得出校正后的NU可平均下降30%。

针对热释电红外焦平面阵列(IRFPA)的成像特点，基于虚拟仪器技术，利用Labview软件平台，采用PCI-6115采集卡构造了PC-DAQ热释电IRFPA图像采集系统。利用外部驱动电路产生的驱动信号作为采集系统的控制信号，控制采集的起止以及采集的时钟。采集同步信号作为判别信号，判断热释电IRFPA的亮、暗场以便差分处理。详细叙述了图像采集系统的构成，硬件、软件设计以及程序面板的操作。并对实验室研制的热释电ROIC输出信号及热释电IRFPA图像输出进行采集实验，得到了输出信号的波形显示及图像显示，验证了图像采集的可行性。

设计了一种采用新型读出电路的CMOS图像传感器,该器件电路结构简单,由四个MOS管,一个电容构成;驱动信号源少,只需两个相配合的脉冲;功耗小于0.7mW;单端输出方便模数转换的视频信号;可以实现片内差分.给出了理论分析和电路模拟仿真的结果数据及波形.采用标准1.2μmN阱DPDM CMOS工艺设计了一个256元的实验器件,像元中心距为25μm,器件尺寸大小为1mm×11mm,并对器件进行了主要参数的测试和数据分析,验证了该器件的功能.

以高速TMS320C6416 DSP为核心处理单元,研制了新一代的高速红外实时成像系统.为提高系统的性能,保证图像数据的完整性,提出了用环形缓存机制存储数据、采用基于消息机制的DMA方式进行数据传输的新方法.该系统方案新颖、工作可靠、能够很好地满足系统实时性能的要求.对系统的构成及实现原理进行了详细阐述.最后分析了系统的实时性能并给出了实验结果.

读出电路是红外焦平面阵列(IRFP质量,因此读出电路参数的测试非常重要.本系统采用信号模仿的方法,对IRFPA读出电路注入电信号,调节电信号即可模拟不同的测试条件,利用读出电路的输出就可测试其主要参数的技术指标.系统采用虚拟仪器系统的精密数据采集卡(DAQ)和用于数据处理的软件(LabVIEW)来构建出混合式IRPFA读出电路参数测试系统.采集卡对读出电路输出信号进行采集,并利用软件的运算功能模块对采集的数据进行统计运算,就可定量得到各项参数指标,从而判断读出电路性能的好坏.采用本系统对128×128元读出电路进行测试,实验结果表明了系统的可行性,测试结果可以反映读出电路的质量.

研制采用电流镜积分高性能读出电路的X射线图像传感器(CMI-X-IS),传感器像元由采用CMOS工艺的光电二极管实现,利用电流镜将产生的光电流变成镜像并放大到积分电容中,经相关双采样电路抑制噪声后,由CMOS移位寄存器和多路开关电路输出视频信号.对CMI-X-IS要求的时序关系进行了分析.设计了CMI-X-IS的应用电路,并将其应用于一个实验系统中,得到了不同密度、不同尺寸材料的视频信号波形和清晰的目标物X射线图像.实验表明,CMI-X-IS具有较小的非均匀性(NU≤3.532%)、较低的暗噪声(Vn≤0.45mV)、较大的单位面积响应度(Ro＝57.87×105V/Lx.S.cm2)、较高的输出电压(可达5V)和较宽的动态范围(Dr ≥77dB),可以应用到X射线实时成像检测领域.

针对微测辐射热计的非均匀性校正对衬底温度要求较高的问题,从探测器的线性模型出发,提出了一种新型非均匀性校正方法.方法首先令阵列中不同探测单元的光响应率比和衬底温度响应率比分别相等,达到补偿衬底温度变化的目的;随后再执行传统的两点非均匀性校正.用数模转换器将存储在EPROM内的偏置电压输出到MOS管的栅极上,实现对偏置电流的控制,调节探测元及补偿元的响应率.仿真结果表明,该校正方法可以在变化范围约为4K的均匀衬底温度内达到良好校正效果.

在微测辐射热计热敏元的热平衡模型基础上,分析了CTIA读出方式的微测辐射热计在不同背景和衬底温度下的输出响应率,仿真了探测器面阵在偏移-增益两点校正法校正后的输出.为衡量不同衬底温度下校正后残余非均匀性噪声的大小,考虑到响应率随背景温度和衬底温度变化的因素,提出了非均匀性噪声等效功率(NNEP)
指标.研究结果表明,在采用20μs积分时间和5pF积分电容时,探测元响应率可以达到106V/W到107V/W;衬底温度的变化在约0.01K以内时,采用两点校正法可以对该读出方式的微测辐射热计输出进行良好的校正.

介绍了血液体外循环治疗仪工作原理.对含不同浓度血浆的血液体外循环治疗仪废弃液进行了紫外吸收光谱的实验研究,发现此混合液在278nm左右存在明显的吸收峰.在血浆紫外吸收光谱的实验基础上,开发出了与血液体外循环治疗仪配套的血浆泄漏监测系统.血浆浓度在0～0.06ml/ml连续变化的废弃液的监测实验结果表明此系统具有较高的灵敏度.在血浆浓度为0ml/ml、0.015ml/ml、0.03ml/ml时的连续监测实验结果显示此系统具有良好的稳定性.结论表明基于紫外吸收光谱的血浆泄漏监测系统用于血液体外循环治疗仪治疗过程中的血浆泄漏监测是完全可靠的.

为实现基于PCI总线的数据采集,提出利用CPLD技术实现该数据采样系统的逻辑控制方法.采用原理图与VHDL语言相结合的方式设计出的采样控制器主要用于实现A/D的启动与停止、SRAM的读写控制及与CPU之间的握手逻辑等.实验过程及结果都表明,基于CPLD技术的ASIC设计能有效实现各信号的时序配合,解决延迟及消除竞争与冒险,工作稳定可靠,是实现高速图像采集系统的有力手段.