非制冷红外探测器串音、光谱响应、MTF测试技术研究

摘要

红外探测作为一门具有广泛应用价值的技术,多年来受到各国的重视。红外探测器的测试技术是其中一个重要的分支,对红外技术的发展有支撑作用。目前国内在这一方面已经开始进行研究,笔者所在实验室已经开发出了具有独立知识产权的红外探测器测试系统。目前该测试系统主要集中在电学参数测试的研究上。在光谱响应、串音、调制传递函数(MTF)的测试技术研究上相对较少。进行这方面的研究能完善整个红外探测器件的测试评价体系,为器件性能的改进提供参考依据。因此开展这一方面的研究。
　　为了对光谱响应、串音、MTF三项参数深入探讨,首先从非制冷型红外焦平面阵列(IRFPA)探测器的特性进行了研究。包括对其敏感元材料进行了实验研究,对探测单元工作原理进行了理论分析。测试中需要有具体的硬件平台。所以结合实验室已有技术搭建了测试平台的硬件电路,并介绍了测试系统主要功能模块的电路设计。
　　对于探测器串音参数测试技术的研究,首先从其物理意义、产生原因、主要测试手段入手进行了理论上的分析和公式的推导。然后借鉴已有测试方法设计了测试方案。并结合测试系统研究了光学聚焦系统和光阑对于测试的影响。因为常用测试方法中有光斑不易与像元对准的弊端,所以设计了一种新的测试方法。该测试方法利用光斑在被测元临近区域以像元尺寸的约数为步长进行逐步扫描,使光斑以渐进形式逼近和离开被测元。光斑扫描过程中每扫描一步输出被测元的响应灰度。其响应灰度能反应出串音的影响,同时又能规避光斑对不准造成的误差。利用常规测试方法对这一方法进行验证。验证结果表明这一测试方法与常规方法的测试结果相比偏差小,具有使用价值和进一步研究的价值。
　　对于探测器的光谱响应和MTF测试。同样采用了从理论分析切入进行研究的方法。首先对其物理意义、影响因素、测试手段进行了分析和推导。然后在已有测试平台上通过实际测试分析了盲元对于器件相对光谱响应测试结果的影响。在对相对光谱响应结果进行数据拟合时,利用MATLAB分析对比了不同拟合方式的效果。在对MTF进行研究的过程中,研究了光学系统和狭缝对测试的影响。并利用MATLAB进行仿真,研究和分析了狭缝误差对于测试结果影响的模式。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 非制冷型IRFPA探测器概况

1.3 非制冷型IRFPA探测器测试技术概况

1.4 论文研究的目的与意义

1.5 论文研究内容与安排

第二章 非制冷型IRFPA探测器敏感单元特性研究

2.1 红外辐射基本理论

2.2 氧化钒的热阻特性研究

2.3 微测辐射热计特性研究

2.4 本章小结

第三章 测试系统电路设计

3.1 系统供电模块设计

3.2 偏置电压控制模块设计

3.3 焦平面驱动时序模块设计

3.4 探测器输出信号处理与接口模块电路设计

3.5 温度控制模块

3.6 本章小结

第四章 非制冷型IRFPA探测器串音测试方法研究

4.1 非制冷IRFPA探测器串音的定义

4.2 探测器产生串音的主要原因以及影响测试的主要因素

4.3 非制冷IRFPA探测器串音的测试手段

4.4 搭建的非制冷IRFPA探测器串音测试系统介绍

4.5 新非制冷IRFPA探测器串音测试方法设计

4.6 本章小结

第五章 非制冷型IRFPA探测器光谱响应、MTF测试研究

5.1 非制冷IRFPA探测器的光谱响应测试研究

5.2 非制冷型IRFPA探测器MTF测试研究

5.3 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

攻读硕士学位期间取得的成果