为了现场完成线结构光视觉传感器中摄像机和光平面的同时标定，提出了一种基于单一圆形标靶标定线结构光视觉传感器的方法，该平面标靶包含一个同心圆以及过圆心的两条正交直线。通过共轭点原理线性计算摄像机内参数的初值，并根据正交性约束进行迭代优化。然后，多次移动传感器，保持结构光与同心圆相交，使其构成三点透视模型(P3P)，依此计算光平面上标定点的三维坐标。最后，利用最小二乘法拟合出光平面方程，从而完成光平面方程的标定。实验结果表明：该方法具有较高的精度，平均测量精度为0.036 82 mm，相对测量误差为0.277 13%。该标定方法仅需同一标靶即可完成摄像机内参数和光平面方程的标定，降低了标定成本，且计算简单、操作灵活，适宜现场环境标定。

为简化测量系统中平移轴和旋转轴的标定，提出一种基于一维平面标靶的简易标定方法。将一维标靶放置在数控平台上，控制平台分别做平移和旋转运动，提取每个位置下图像中圆心坐标，利用消隐点和三点透视模型(P3P)原理实现系统轴线空间位置的标定。实验结果表明，该标定方法具有较高的标定精度，平均绝对测量误差为0.0411 mm，均方根(RMS)误差为0.0625 mm。该标定方法仅需已知的等距共线三点即可完成平移轴线和旋转轴线的高精度标定，降低了标定成本，且计算简单、标定过程灵活方便，适合现场标定。

介绍了GaN基512×1元紫外长线列焦平面探测器组件的研制过程,并给出了器件的性能。利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法生长的多层AlGaN外延材料,通过刻蚀、钝化、欧姆接触电极制备等工艺,制作了256×1的背照射AlGaN紫外探测芯片。并对该芯片进行了I-V特性、响应光谱等测试,得到芯片的暗电流Id为4.22×10^-12A、零压电阻R0为1.01×10¹⁰Ω,响应波段为305-365 nm,响应率约为0.12 A/W。该AlGaN探测芯片与电容反馈互阻抗放大器(CTIA)结构的读出电路互连成为一个256模块,两个256模块经过拼接、封装后制备出512×1元紫外长线列焦平面探测器组件。测量室温(300 K)时焦平面组件(实际524元)的响应,平均电压响应率为1.8×10⁸V/W,其盲元率为9.0%,响应不均匀性为17.8%,359 nm处的平均波段探测率为7×10¹⁰cm Hz^1/2W^-1。并对器件性能进行了分析。

采用电流-电压曲线研究近红外铟镓砷(InGaAs)光敏芯片的暗电流, 并分析了InGaAs光敏芯片暗电流与InGaAs焦平面组件暗信号的关系。结果表明, 温度下降到273 K时, 反向偏压-100 mV时, 扩散电流是光敏芯片暗电流的主要机制, 反向偏压-400 mV时, 产生-复合电流是光敏芯片暗电流的主要机制, 偏压较小时, 界面电流对光敏芯片暗电流贡献增加。光敏芯片各元的暗电流是产生焦平面暗信号的主要原因, 反向偏压3 mV时InGaAs光敏芯片的最小暗电流0.92 pA, 积分时间为50 ms情况下在读出电路输出端上产生了2.87×105电子数, 焦平面对应元的动态范围最大56 dB。同时读出电路CTIA反馈端元与元之间固有差异导致探测器上实际加载上不同的偏压, 也增加了暗信号输出的非均匀。实验表明进一步降低光敏芯片暗电流是提高InGaAs焦平面组件动态范围的重要途径之一。

非制冷红外焦平面组件是功率器件。红外焦平面组件的温度会随着工作时间的增加而变化, 温度的变化直接影响红外焦平面组件的性能稳定性。为了稳定非制冷红外焦平面组件的温度,设计了一种基于比例积分控制(PI control)的制作简单调试便捷的温度控制装置, 在印刷电路(PCB)板上实现了温度的监测与控制, 预设温度可以根据标定对照表直接在面板上设定。该系统由热电制冷器(TEC), PI控制电路, 铂电阻(Pt100)温度传感器组成, 能够将焦平面阵列的温度稳定控制在25 ℃～15 ℃范围, 稳态误差小, 控制精度达到±0.1 ℃。可以保证非制冷红外焦平面组件在室温下稳定工作, 不会引进额外噪声。

焦平面读出电路在工作时需要提供多路数字驱动脉冲, 信号发生器、分立元件、单片机、复杂可编程逻辑器件(CPLD)等常用于设计驱动脉冲。利用CPLD开发板设计了一种脉冲驱动电路, 该电路可以为电容负反馈放大型的线列焦平面读出电路提供驱动脉冲。通过在信号输出端串联电阻消除了脉冲信号的过冲振铃, 实验结果显示输出脉冲可以驱动焦平面稳定工作。该电路体积小易便携的优点使其可用于焦平面的可靠性测试实验。实验和设计值的比较结果显示该输出脉冲的精度较低, 和高精度信号发生器相比, 该电路不适合用于焦平面性能参数的精确测量。

红外焦平面技术目前已经进入第三代。读出电路作为焦平面的重要组成部分, 为了使它达到理想的工作状态, 需要提供时钟驱动脉冲和偏置电压。设计了一种基于atmel89s51单片机设计的红外焦平面线列的时钟驱动电路。此电路灵活性强, 具有很强的驱动能力, 驱动电流在输出高低电平时分别为4 mA和28 mA, 实现了128×1红外焦平面阵列的驱动。而且电路通过程序上简单地修改, 调节时钟脉冲频率、积分时间和读出时间等参数, 拓展到256×1红外焦平面阵列的脉冲驱动。

电流响应率是紫外探测器的重要特性参数, 光敏芯片与读出电路芯片耦合成焦平面组件后, 不能通过测试焦平面组件直接得到电流响应率参数。对128×1 电容反馈互阻抗放大器(CTIA)读出电路芯片进行了系统的测试, 得到了读出电路的积分电容、源随器增益。同时, 采用自研的紫外探测器高精度定标测试系统, 分别对128×1铝镓氮(AlGaN)紫外探测器光敏芯片、128×1紫外焦平面探测器组件进行测试, 求得了从焦平面探测器推算电流响应率的方法。结果表明, 直接标定光敏芯片的电流响应率与测试焦平面组件间接推算的电流响应率基本一致, 相对偏差约5%。该方法简便、准确, 可以为综合评价紫外焦平面探测器的性能提供重要参数。

零偏压电阻-面积乘积(R0A)和反向饱和电流密度J0是决定光电二极管性能的重要参数.提出了一种对碲镉汞(Hg 1-xCdxTe)光伏器件的少子扩散特性进行研究的有效方法.利用变磁场下的电流-电压(I-V)测试,得到了组分x在0.5与0.6之间的器件R0A和J0随磁场强度B变化的函数关系.由实验结果估算得到了室温工作的短波红外(SWIR)碲镉汞光伏器件的少子扩散长度.其数值与用激光诱导电流(LBIC)方法得到的相一致.