红外与激光工程
2021, 50(5): 20200492
1 中国科学院智能红外感知重点实验室，上海 200083
2 中国科学院大学，北京 100049
3 国科大杭州高等研究院，浙江 杭州 310024
4 湖州南太湖中科院上海技术物理所光电工程中心，浙江 湖州 313000
在天基遥感探测应用中，动态范围、时空变化率是影响红外高温目标高精度探测与跟踪识别的重要因素。通常受探测器暗电流、电路噪声等因素的影响，探测系统的单景动态范围一般小于72 dB左右，难以覆盖动态范围达100 dB左右的超强目标，降低了目标的识别能力和定量化描述精度。针对以上问题，提出了一种探测载荷自适应参数调节技术，通过自适应双曝光策略调整积分时间，能够在最大化目标探测信噪比的同时实现对目标能量的精确描述。仿真实验结果表明：所提方法操作简单，且能有效地实现整个动态范围内对目标的探测与描述。该方法可为天基目标智能化探测研究提供有益参考。
动态范围 积分时间自适应 双曝光 dynamic range adaptive integral time double exposure 红外与激光工程
2020, 49(10): 20200076
1 苏州大学物理与光电·能源学部, 江苏 苏州 215006
2 江苏省现代光学技术重点实验室, 江苏 苏州 215006
为满足光谱仪微型化、便携化的要求，并克服基于台式电脑处理系统的光谱仪在户外使用不便的缺点，研制了一种基于Android系统的微型光谱仪。介绍了仪器研制过程中的光学、机械、电子学以及应用软件(APP)的设计。光学系统利用平场全息凹面光栅简化系统光路结构，机械结构使用3D打印技术一体化成型。选用线阵CCD（TCD1304DG）作为光电探测器，用全新的STC15系列嵌入式微控制单元(MCU)为控制核心，采用Android USB(系统通用串行总线)接口用于通信，完成了Android系统下高分辨率光谱数据采集系统的设计。编制APP用于实时处理光谱数据。运用电子快门技术，实现了Android设备对CCD积分时间的实时在线可调，满足了便携式光谱仪在不同环境下的工作要求。设计方案以Android系统作为数据处理平台，代替了传统台式电脑处理系统，体现了较好的便携性优势。
光谱学 微型光谱仪 线阵CCD 积分时间 Android USB通信 激光与光电子学进展
2016, 53(6): 063001
西北核技术研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室, 西安 710024
在用532 nm连续激光辐照TCD-1200D型线阵CCD的过程中，发现了光斑的全饱和单侧拖尾现象。为了分析这种现象的特性，实验测量了拖尾长度随激光功率、CCD积分时间和CCD驱动频率的关系，发现拖尾长度随着激光功率和积分时间的增加而增加，但在一定范围内与CCD驱动频率无关。通过理论计算和实验数据分析拟合发现，拖尾长度和激光功率密度和积分时间的乘积有关，并根据激光辐照下CCD器件光生电荷量的产生过程，推导出了拖尾长度与CCD势阱光生电荷量的关系，得到了拖尾长度随光生电荷量的变化曲线，为全饱和单侧拖尾现象机理分析提供了数据支持。
全饱和单侧拖尾 拖尾长度 激光功率密度 积分时间 光生电荷量 entirely saturated unilateral smear smear length laser power density integral time electric charge collecting quantity 强激光与粒子束
2015, 27(4): 041008
1 中国科学院光电技术研究所,四川 成都610209
2 中国科学院大学,北京100049
3 中国人民解放军63610部队,新疆 库尔勒841001
积分时间调整是扩展红外辐射测量系统动态范围的主要手段，针对再入高速目标因辐射剧烈变化存在积分时间调整影响实时跟踪和图像饱和的问题，提出基于辐射标定的积分时间实时调整方法.该方法通过辐射标定得到不同积分时间的响应度和偏置，利用跟踪器提取的目标和背景信息计算光学入瞳处当前积分时间的目标和背景辐射；再反演计算其他积分时间的目标和背景信息，并以此计算跟踪判据，自动确定最佳积分时间.实验证明，该方法能准确预测满足跟踪要求的最优积分时间，有效减少测量过程中积分时间调整次数，目标连续跟踪正确率达100%.
积分时间 实时调整 辐射标定 动态范围 辐射特性测量系统 integral time real-time adjust radiation calibration dynamic range radiation characteristics measurement system
1 天津工业大学电气工程与自动化学院, 天津 300387
2 天津大学精密仪器测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
在实时传输的光谱仪数据采样中, 通常存在采样时间间隔不等的现象, 这使得实时传输光谱仪在一些特殊场合的应用受到较大的限制, 如在预测能力更强, 检测精度更高的动态光谱分析法中。 而恰恰在动态光谱法等时间分辨光谱分析中对光谱信号的采样定时特性要求更高, 时间间隔不等会直接影响光谱分析的结果, 得到失真的结论。 同时与一般采样所不同的是, 光谱仪是一定时间的积分采样, 这无形中增加了对光谱仪定时采样特性研究的难度。 因此, 巧妙地利用锯齿波的幅值与时间存在一线性编码的关系, 对某一型号的光谱仪进行采样时间及采样时间间隔的测试与分析, 测试表明采样时间与积分时间的设置相关, 同时时间间隔与积分时间也息息相关, 进一步探究了该型号光谱仪在不同积分时间下采样时间间隔波动的范围。 研究对注重光谱时间特性的分析法提供积分时间选取的参考依据, 同时也提出了一种评估动态时间特性的方法, 有利于光谱的动态特性的评估与应用。
动态采样时间特性 光谱仪 采样时间间隔 线性编码 积分时间 Time characteristic of dynamic sampling Spectrometer Sampling time interval Linear coding Integral time 光谱学与光谱分析
2014, 34(4): 1130
第二炮兵工程大学 303教研室,西安 710025
针对两点温度定标算法在应用过程中曝露的问题, 提出了基于变积分时间的红外焦平面非均匀性校正算法.该算法先对图像进行非线性压缩, 转换为线性图像, 再利用红外焦平面阵列探测元的响应特性与积分时间之间的关系, 采用改变积分时间的方法拟合红外焦平面探测器的平均响应特性曲线, 进行两点校正, 然后对结果进行取指数操作, 即得到原图非均匀校正后的图像.分别利用两点温度定标法和变积分法对航拍红外图像进行校正效果验证, 同时进行了不同校正算法的非均匀性适应性评价实验.实验结果表明新算法计算量小, 校正准确度高, 反应速度快, 并在一定程度上解决了大动态范围下响应非线性对校正性能的影响, 具有很好的工程应用价值.
变积分时间 非均匀校正 非线性模型 红外焦平面阵列 Adjusting integral time Nonuniformity correction Nonlinear model Infrared Focal Plane Arrays(IRFPA)
1 中国科学院上海技术物理研究所，传感技术联合国家重点实验室,上海200083
2 中国科学院研究生院，北京100039
在理论上分析了红外焦平面组件中光敏元、读出电路以及两者耦合的总噪声特性，对大周长面积比（38×500 μm2）延伸波长InGaAs组件的噪声与温度、积分时间的关系进行了实验和分析.实验结果指出，在一定条件下组件噪声与积分时间的根号并不成正比.测量了不同温度下的组件暗信号、噪声，得到组件噪声与暗电流的关系，分析表明，该种组件噪声主要来自于1/f噪声及读出电路输入级电流噪声.
延伸波长铟镓砷 焦平面噪声 积分时间 extended wavelength InGaAs focal plane array noise integral time
在红外集成光电系统中，暗电流及其噪声作为衡量探测器性能的关键指标，在工程上对其进行实际测试具有重要的意义。从工程角度提出了红外探测器暗电流的测试及分析方法。其主要思想是在红外成像系统中，通过改变黑体温度及积分时间，得到不同的拟和曲线，进而通过本文提出的方法计算出探测器的暗电流。
暗电流 辐照度 积分时间 dark current radiant integral time
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室,吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院,北京 100039
为了简化生化分析过程,提高测量精度,提出了统一积分时间数据测量法。根据光电二极管阵列(PDA)驱动程序和光电转换原理,推导出光强与积分时间档的关系式;然后,在实验的基础上按照PDA性能参数确定线性工作区间,再将各个积分时间暗电流数据记录下来,在数据采集过程中将相应的积分时间档下的暗电流数据扣除,以保证暗电流给分析仪器造成的误差最小。实验结果表明,采用该方法使工作效率提高了1~3倍,检测精度提高了25%。在以光纤光谱仪为主体的微型生化分析仪样品检测中的应用表明,采用该方法简化了实验步骤,在测试样品浓度发生很大变化时,也可以使仪器有较高的测试精度。
光电二极管阵列(PDA) 生化分析仪 积分时间 Photo Diode Array(PDA) CCD CCD biochemical analyzer integral time
