基于三维噪声的非制冷红外探测器测试系统的研究

摘要

非制冷红外探测器由于其优越的性能已经广泛地应用于军事、工业等各个领域。然而，随着红外技术的快速发展，如何准确地对非制冷红外探测器的性能进行评估已经成为现在主要面临的问题之一。目前，国外红外技术的发展远领先于国内，而且相对核心技术进行严密的封锁；因此，研究出有自主产权的非制冷红外探测器测试系统对红外技术的发展有着极其重要的作用。
　　本论文首先介绍了非制冷红外探测器的国内外发展趋势，在此基础上介绍了评估探测器性能的测试方法，并提出了各个参数的计算方法；在噪声性能分析方面，利用三维噪声模型对非制冷红外探测器的噪声进行评估。本文基于Visual C++开发环境并配合硬件平台完成了非制冷红外探测器测试系统的开发，能够对各种非制冷红外探测器进行评价，系统具有很好的兼容性和稳定性。
　　非制冷红外探测器测试系统包括硬件平台和软件平台两部分。硬件平台主要为非制冷红外探测器正常工作提供必要的激励信号并完成数据转换，并通过NI公司的PCIe-6537配合软件平台完成了数据的高速、准确的采集。软件平台是基于Visual C++开发环境完成，采用基于MFC的C++编程方式，用户界面良好，用户可以根据需求选取相应的模块进行操作。程序中使用动态链接库技术对数据采集卡进行控制，实现多种方式的数据采集，并利用PC强大的计算能力，完成参数的计算，并将结果根据用户需要进行保存；在此基础上，针对红外图像的特点，完成图像的校正及增强等功能，实现了图像的实时显示，提高了图像质量，为便携式成像仪的实现提供了依据。
　　非制冷红外探测器测试系统实现了对探测器的快速评估，通过三维噪声的计算定量分析了噪声的来源。并使用测试系统对ULIS公司的UL01011非制冷红外探测器进行测试分析，测得RMS噪声为693.8μV，空间噪声为0.191V，像元的平均响应率为9.85mV/K，NETD为98.8mK，与芯片手册的标称值相符合，证明了测试系统的正确性，符合要求。并对本实验室研制的320×240的非制冷红外探测器进行三维噪声测试和成像实验，结合原始图像，定量的量化了噪声的来源，为器件的改进提供了依据；器件成像质量良好。通过以上的分析与测试，说明本论文对于非制冷红外探测器技术的改进具有重要的意义，能有效促进了我国非制冷红外探测器技术的发展。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 非制冷红外探测器技术概述

1.3 非制冷红外探测器测试系统的研究意义

1.4 论文安排

第二章 非制冷红外探测器测试系统的设计与实现

2.1 噪声测试算法

2.2 其他性能参数测试算法

2.3 红外图像特点以及处理方法

2.4 测试系统的构成

2.5 小结

第三章 非制冷红外探测器测试系统硬件平台的设计

3.1 硬件平台概述

3.2 直流电源模块的设计

3.3 FPGA时序驱动模块的设计

3.4 数据采集模块的设计

3.5 小结

第四章 非制冷红外探测器测试系统软件平台的设计

4.1 Visual C++开发环境的介绍

4.2 测试系统软件平台的实现

4.3 小结

第五章 测试系统的调试与分析

5.1 测试系统的调试

5.2 测试结果与分析

5.3 红外成像系统的验证

5.4 小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间的研究成果