红外焦平面阵列读出电路及视频信号预处理技术研究

摘要

该文首先介绍了红外技术的发展历程.该文主要围绕读出电路技术和视频信号预处理技术两方面开展研究.由于读出电路技术是红外焦平面阵列研制的关键技术之一.该文在第二章中针对某种红外探测器阵列的具体要求,在国内率先研制出了带电容反馈跨导放大器(CTIA)的COMS型红外焦平面阵列读出电路.该文第三章主要按照不同读出电路的工作原理,采用可编程逻辑器件(PLD)把驱动信号源设计成专用集成电路(ASIC).同采用分离元件相比增加了设计的灵活性和可靠性;同制作在芯片上相比又减小了芯片本身设计和制作的难度.该文第四章主要基于非均匀性校正的性能价格比和速度原则,采用了一点或两点法硬件实校正非均匀性以及利用半导体存贮器的函数变换功能这种新方法对非均匀性进行硬件实时校正.该文第五章主要在研究人员自己的非致冷热释电红外焦平面阵列还没有研制出来之前,利用可见光的自扫描光电二极管列阵(SSPA)对热释红外焦平面阵列成像系统进行了模拟,达到对红外热释电红外焦平面阵列成像相关信号处理研究的目的,为进一步开发热释电红外变平面阵列成像系统打下了坚实泊基础.

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1红外技术的发展

1.2红外探测器

1.3红外焦平面阵列器件及技术

1.4红外技术在军事中的应用

1.5研究工作的主要内容

第二章 红外焦平面阵列CMOS读出电路技术研究

2.1引言

2.2红外焦平面阵列读出电路及输入电路类型

2.2.1红外焦平面阵列读出电路基本类型

2.2.2基本信号输入电路(前置放大器)类型

2.2.3读出电路的发展趋势

2.3输入电路中信号电荷的处理方式

2.3.1电荷连续工作方式分析

2.3.2电荷存贮工作方式分析

2.3.3电荷连续工作方式和电荷存贮工作方式比较

2.4一种带CTIA的CMOS读出电路设计

2.4.1 CMOS器件设计基础

2.4.2带CTIA的读出电路及工作原理

2.4.3注入效率计算机模拟

2.4.4器件的设计与工艺分析

2.5测试结果及电路特点

2.6结束语

第三章 红外焦平面阵列读出电路驱动信号源设计和参数测试

3.1引言

3.2可编程逻辑器件及其选用

3.2.1高密度可编程逻辑器件的选用

3.2.2高密度可编程逻辑器件开发工具简介

3.3红外焦平面阵列读出电路驱动信号源的设计

3.4一种带CTIA的面阵读出电路驱动信号源设计

3.5一种热释电红外焦平面阵列(线阵)读出电路驱动信号源设计

3.6一种积分时间自动可调的面阵读出电路驱动信号源设计

3.7读出电路参数测试

3.8结束语

第四章 红外焦平面阵列非均匀性实时校正研究

4.1引言

4.2非均匀性定义

4.3非均匀性产生原因及表现形式

4.4非均匀性校正方法及选择

4.5非均匀性的单点或两点实时校正方法

4.5.1非均匀性校正原理

4.5.2非均匀性校正范围

4.5.3非均匀性实时校正的硬件电路实现

4.5.4实验结果

4.6一种新的红外焦平面阵列非均匀性实时校正方法

4.6.1红外焦平面阵列非均匀性校正原理

4.6.2非均匀性校正的软件实现

4.6.3非均匀性校正数据的获取

4.6.4非均匀性实时校正的硬件电路实现

4.6.5关于EEPROM2的必要性

4.6.6实验结果

4.6.7实验结果讨论

4.7神经网络用于非均匀性校正

4.8结束语

第五章 热释电红外焦平面阵列成像系统模拟实验研究

5.1引言

5.2红外热成像技术及系统

5.2.1红外热成像系统的发展

5.2.2扫描型热成像系统基本参数

5.2.3凝视型红外热成像系统概念

5.3热释电红外焦平面阵列凝视成像系统模拟实验

5.3.1热释电红外探测器工作原理及信号特征

5.3.2模拟成像实验系统组成

5.3.3光学系统

5.3.4斩波器控制

5.3.5图像信号的差分处理

5.3.6 CA32×32驱动信号源的设计和实现

5.3.7图像信号采集系统

5.3.8模拟成像实验的实现

5.4实验结果及分析

5.5结束语

附录A固体图像传感器信号采集系统

附录B攻读博士学位期间发表的论文

论文总结

参考文献

致谢