上海工程技术大学城市轨道交通学院,上海201620
为了消除非制冷红外焦平面阵列上红外成像结果的非均匀性与成像过程中产生的盲元,提高了图像的对比度以及红外图像的实时处理能力。搭建了基于武汉高德红外公司生产的120×90红外焦平面探测器的电子学实验平台。利用现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array, FPGA)的并行处理和流水化处理的能力,在FPGA上实现了非均匀性校正中的两点校正、基于中值滤波的盲元补偿、直方图均衡化以及伪彩色变换。实验结果表明,在200 MHz的输入时钟条件下,这种红外图像实时处理模块处理一帧图像耗时604 s,实时性强。该研究对于非制冷红外焦平面阵列应用优化具有一定的实际意义。
现场可编程门阵列 非制冷红外焦平面 红外图像处理 field-programmable gate array uncooled infrared focal plane infrared image processing
红外与激光工程
2021, 50(2): 20200349
1 烟台艾睿光电科技有限公司,山东 烟台 264006
2 华北光电技术研究所,北京 100015
介绍了非制冷红外焦平面探测器的基本工作原理,并概括了其关键技术参数。梳理了非制冷红外焦平面探测器技术与产品的发展简史,综述了国内外相关研究及产品开发的最新进展。最后还讨论了非制冷红外焦平面探测器技术的发展趋势。
非制冷红外焦平面探测器 微测辐射热计 氧化钒薄膜 uncooled infrared focal plane detector microbolometer vanadium oxide thin film
1 School of Optoelectronics, Beijing Institute of Technology, Key Laboratory of Photoelectronic Imaging Technology and System, Ministry of Education of China, Beijing0008, China
2 China Airborne Missile Academy,HenanLuoyang471009,China
3 North Guangwei Technology Inc,Beijing100089,China
非制冷红外焦平面探测器(Uncooled IRFPA)像元结构从单层结构向双层结构的发展降低了探测器噪声,提升了性能。介绍了像元的MEMS结构及主要物理参数,指出双层结构与单层结构的主要差异在于像元有效面积和桥臂热导的不同。三维噪声模型是对IRFPA噪声进行分析的有效手段,其中时空随机噪声是非制冷IRFPA最主要的噪声成份。分析了非制冷IRFPA时空随机噪声的产生机理,建立了时空随机噪声模型,得到时空随机噪声与像元有效面积和桥臂热导的关系。将某款单层像元结构探测器改进为双层像元结构并进行噪声测试,实测数据证明了非制冷IRFPA时空随机噪声模型的有效性。
非制冷红外焦平面探测器 时空随机噪声 三维噪声模型 双层结构 微测辐射热计 uncooled IRFPA spatio-temporal random noise 3-D noise model double-layer structure microbolometer
1 电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 四川 成都 610054
2 中国人民解放军63963部队, 北京 100000
热时间常数是基于微测辐射热计的非制冷红外探测器的关键指标参数, 它与探测器的最高有效帧频直接相关, 因此准确测量热时间常数对于器件设计和应用都有举足轻重的意义。但目前无论是探测器热时间常数的标称值还是基于单元的热时间常数现有方法的测试值, 都无法建立与探测器的频率响应特性的直接定量函数关系, 以确定探测器工作的最小帧间时间间隔。直接基于阵列器件测量热时间常数的方法, 借助低于1/2帧频的斩波调制, 通过变频时域采集, 快速傅里叶变换(FFT)等常规测试手段, 提取有效的电压响应信号, 拟合频响曲线, 能快速有效地提取热时间常数。通过实测分析, 该测量方法具有准确度高、抗干扰能力强、稳定性高、测试用时短的特点, 且均采用通用的测试仪器, 无需单独制作测试样品, 具有较高的推广价值。
非制冷红外焦平面探测器 热时间常数 快速傅里叶变换 微测辐射热计 斩波器 uncooled infrared detectors thermal time constant FFT microbolometer chopper 红外与激光工程
2019, 48(12): 1204003
电子科技大学 光电科学与工程学院 电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 四川 成都 610054
在室温太赫兹探测技术领域中, 热敏微桥结构的太赫兹探测器具有探测波段宽、阵列规模大、集成度高、实时成像等显著特点。文中对室温太赫兹探测技术、基于热敏材料的太赫兹探测技术国内外发展现状进行了综述, 分析了基于氧化钒薄膜微桥结构的非制冷长波红外焦平面探测技术, 存在着太赫兹波低吸收探测性能弱的不足, 针对太赫兹波探测进行优化设计, 同时介绍了电子科技大学在太赫兹探测阵列吸收结构方面的部分研究工作。
非制冷红外焦平面探测器 微桥结构 太赫兹探测器 金属吸收薄膜 uncooled infrared focal plane array detector microbolometer structure terahertz detector metal absorption thin film 红外与激光工程
2019, 48(1): 0102001
1 北方广微科技有限公司, 北京 100089
2 昆明物理研究所, 云南 昆明 650223
3 63961部队, 北京 100012
随着非制冷探测器技术的迅猛发展,中大规模、高灵敏度的非制冷焦平面器件实现工程化应用。使用非制冷焦平面器件的红外成像导引头具有效费比高、结构紧凑、易维护等优点,已成为红外成像导引头的重要成员之一。介绍了国内外几款采用非制冷红外成像导引头的反坦克导弹、精确攻击导弹、精确炸弹、反舰导弹,以及所使用的非制冷焦平面器件的性能参数,总结了用于红外成像制导系统的非制冷焦平面器件的特点及发展趋势。
非制冷红外焦平面 导弹 红外成像制导 uncooled focal plane arrays detector missile infrared imaging guidance
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 传感技术联合国家重点实验室,上海 200050
2 中国科学院大学,北京 100049
二极管非制冷红外焦平面阵列(IRFPA)探测器具有广阔的前景,然而它的性能受噪声源的制约,为了得到高性能的探测器,必须研究噪声源并减小其影响.概述了探测器噪声源,量化并研究了不同噪声对探测器的影响,最后得到了二极管IRFPA的性能极限,此外,计算得到了最优的结构参数.理论研究表明温度起伏噪声对应的最小噪声等效温差(NETD)为2.36 mK,此时探测器热导为辐射热导,其值为2.06 nW/K.当单元尺寸为25 μm×25 μm的探测器的正向偏置电流为33 μA,占空比为54%时可得到最优NETD为46.5 mK.
非制冷红外焦平面阵列 二极管 噪声等效温差 infrared focal plane array(IRFPA) diode microbolometer noise-equivalent temperature difference(NETD) 红外与毫米波学报
2015, 34(6): 0647
1 海军航空兵学院, 辽宁 葫芦岛 125001
2 广微积电科技有限公司, 北京 100022
3 上海理工大学, 上海 200093
红外探潜仪是反潜巡逻机携带的一种重要的非声探潜设备。研究了一种基于高速数字信号处理器(DSP)的非制冷红外焦平面成像系统核心组件, 实现了红外探测器数据采集、红外图像实时非均匀性校正、红外图像灰度变换等功能, 取得了很好的效果。
红外探测仪 非制冷红外焦平面 两点法 平台直方图均衡 infrared detector uncooled infrared focal plane array DSP DSP two-point algorithm platform histogram equalization