高性能微型红外热成像系统关键技术的研究

摘要

非制冷红外热成像技术由于能比较全面地满足军事应用上的各种需求而成为世界各国竞相发展的重点技术。近年来,随着科技水平的日益增长,非制冷红外热成像技术成果颇丰。然而,我国在红外热成像领域由于起步晚、技术差而远远落后于世界领先水平。因此,出于国土安全和国防建设的需要,大力发展对非制冷红外热成像技术的自主研发能力成为当务之急。
　　本文采用由整体到局部的设计思路,在重点分析并改进热成像系统关键技术的基础上,完成了高性能微型非制冷红外热成像系统的设计,论文主要内容综述如下:
　　(1)确定了高性能微型红外热像仪的技术参数,以该技术参数为依据对系统供电、探测器驱动、探测器输出转换以及视频信号处理四大功能模块进行详细的设计。
　　(2)电源网络采用SR-BUCK(同步降压型开关电源)和LDO(低压差线性稳压器)的组合方案,以满足高效率、低功耗以及低噪声的要求。
　　(3)模拟区域采用高精度 DAC(数模转换)+滤波+运放驱动的方案,配合偏压合理配对以抵消共模噪声,保证系统工作在极低噪声的环境中。
　　(4)高速数字信号区域的DDRII(双倍速率同步动态随机存储器)采用无阻抗匹配的设计方案,以符合系统微型化与低功耗的要求。
　　(5)对本系统的调试结果表明:本系统各模块工作良好,对于电源以及偏压的低噪声处理取得成效,RMS(534μV)、σt(73μV)和σtv(158μV)噪声大幅减小;DDRII模块功能正常,能够有助于清晰稳定的输出图像;基于以上结果,相关图像处理算法发挥了最大优势,系统在整体成像方面有了大幅提高。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 红外热成像概述

1.3 本课题的研究背景与意义

1.4 论文安排

第二章 非制冷红外热成像系统的设计基础

2.1 非制冷红外热成像系统工作原理

2.2 非制冷红外热成像系统的基本理论

2.3 系统性能评判指标

2.4 本章小结

第三章 高性能微型红外热成像系统的总体设计

3.1 高性能微型红外热成像系统的设计要求

3.2 高性能微型红外成像系统的模块划分

3.3 系统供电模块设计

3.4 驱动模块设计

3.5 输出转换模块设计

3.6 视频信号处理模块设计

3.7 本章小结

第四章 高性能微型红外热成像系统的关键技术

4.1 电源网络的低噪声低功耗设计

4.2 低噪声模拟区域的设计

4.3 高速数字信号区域的设计

4.4 本章小结

第五章 高性能微型红外热成像系统的调试与验证

5.1 噪声特性的测试与分析

5.2 高速数字信号区域（DDRII）的调试与功能实现

5.3 系统成像的相关调试与验证

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

攻硕期间取得的研究成果