基于多物理场有限元分析与理论计算相结合的方法, 采用Intellisuite软件完成了12μm×12μm微测辐射热计结构的设计与仿真, 具体工作包括: 单元结构二维版图及工艺流程设计和单元结构三维精确建模, 结合实际MEMS结构的材料参数, 进行了电学与热电耦合多物理场有限元仿真模拟分析。通过仿真优化获得探测单元的主要热电参数、响应时间和响应率, 分别为: 热导4.31×10-8W/K、热容2.69×10-10J/K、电压响应率（未经后端读出电路放大）7200V/W、热响应时间6.24ms。采用所提出的微桥设计仿真方法, 可显著提高器件设计效率和设计精度, 缩短研发周期, 可满足超大规模小像元非致冷红外焦平面探测器的设计要求。

介绍了一种基于FPGA的红外地平仪系统的设计方案。该系统以非致冷型红外焦平面作为探测器, 以FPGA为主处理器, 采用双探头的方式探测地平圆。与传统的红外地平仪相比, 这种系统具有小型化和功耗低等特点, 适 合于在微纳卫星平台上使用。

高精度采集电路是构成高精度红外热像仪的重要组成部分。在简单介绍红外热成像 系统基本原理的基础上，给出了用法国ULIS公司的384×288元非致冷红外焦平面阵列探测器设计的红外 成像系统的硬件构成。该系统采用CPLD复杂可编程逻辑器件作为采集与驱动时序电路的核心控制芯片，以VSP2566作 为采集芯片，把探测器输出的模拟信号转换为16位数字信号，然后将其送至数字信号处理器(DSP)作进一步处理和显示。与直 接采用探测器的12位数字输出相比，该设计具有较高的测温精度和成像质量。

为了消除由非致冷红外焦平面自身温度变化造成的辐射测温偏差，提出了一种基于G-t(黑体辐射灰度-探 测器工作温度)标准曲线进行辐射测温的新方法。该方法从热辐射理论和热像仪测温原理出发，利用实验测得的G-t标准温 度关系曲线，并结合灰体表面真实温度的计算公式，最终实现了非致冷红外焦平面成像系统的高精度辐射测温。实验结果表明，当 探测器的工作温度在26℃ ～ 35℃、黑体温度在35℃(308K) ～ 45℃(318K)时，绝对温度偏差低于1K，有效地 消除了非致冷红外焦平面自身的温度变化对辐射测温精度的影响。

分析了非致冷红外焦平面阵列的各项参数及接口，根据焦平面的接口要求设计了驱动电路。其中包括时序逻 辑驱动电路、直流偏置电压电路及单芯片焦平面温度控制电路。使用VHDL语言对驱动时序发生器进行了硬件描述，采用ModelSim 对所设计的驱动时序进行了仿真。仿真与实验结果表明此方案满足非致冷红外焦平面阵列的驱动要求。

温度变化对非致冷红外焦平面成像的均匀性有一定的影响<参考文献原文>。其中一个原因是，受温度 影响后，非致冷红外焦平面的偏置电压会变得不稳定<参考文献原文>，使焦平面输出产生微小偏差，从而降低成像质量。针对以 上问题，利用FPGA接收ADN2850输出反馈的方法，将数据与预设值进行比较，从而可以不断校正与预设值的差值， 使偏压电路保持了稳定，提高了红外焦平面的成像质量。该方法具有精度高和反应快的特点。

介绍了非致冷红外焦平面阵列数据采集电路的关键技术，实现了基于FPGA的非致 冷红外焦平面的时序驱动。在用AD9240将焦平面(FPA)输出的模拟信号转换成数字信号后进行了信号采样，并实现了FPA偏置电压 的调节。最后，利用PCI Express总线实时采集了红外图像。结果表明，本采集电路具有损耗低、性能稳定、采集速 度快等特点。

非致冷红外焦平面偏置电压的稳定性直接决定了其应用系统的性能。分析了偏置电压控制原理，在此理论基础上，设计了针对非致冷红外焦平面的高精度微型偏置电压控制系统，该系统利用单片机AT89c2051，可调电位器ADN2850，运放AD8606，A/D 转化器TLV2544 一起组成一个系统完成对电压进行闭环自动控制，实现了电压高稳定度的性能指标。该系统还具备高精度、小型化、低噪声、快速稳定等优点，为提高红外焦平面系统电压稳定性、迅速达到稳定工作状态提供了有益的参考。

在对热电致冷器的驱动原理和特点进行分析的基础上,提出了一种适用于非致冷红外焦平面热成像探测器的高精度微型化PWM温度控制器的设计方案,并对其电路原理与设计进行了详细论述.该设计也适合于在光纤通信用激光模块、光放大器、微型精密黑体以及高性能晶体振荡器等方面的应用.

介绍基于SOPC设计非致冷红外焦平面热成像电路单元的方法,并对电路的结构进行了分析.