【摘要】：長波紅外波段是常溫下人體輻射最為強烈的波段,是檢測人體目標的重要依據(jù),因此長波紅外探測器被廣泛應用于防恐、安防、夜視、搜救等領(lǐng)域。根據(jù)探測器是否需要制冷,又可分為制冷型和非制冷型探測器。比起制冷型,非制冷型探測器的優(yōu)勢在于制作成本低,工作能耗小、重量輕、體積小等,目前廣泛應用于生活中的方方面面,但國內(nèi)市場中,以國產(chǎn)探測器為核心的非制冷成像設備份額尚不足20%,鑒于非制冷紅外成像系統(tǒng)在生產(chǎn)生活、國家安全中的非凡意義,利用國產(chǎn)探測器構(gòu)建高效的成像系統(tǒng)迫在眉睫。本課題針對這一情況,基于國產(chǎn)探測器設計了一套適用于災后封閉事故現(xiàn)場應用的非制冷長波紅外成像系統(tǒng),深入研究了影響非制冷型探測器成像的主要影響因素,并以此為依據(jù),提出了一種適應目標的探測器動態(tài)范圍調(diào)整思路。最后設計研制了非制冷紅外成像系統(tǒng)來驗證并取得了預期效果,主要內(nèi)容及創(chuàng)新點有(1)對當今國內(nèi)外紅外探測器的市場規(guī)模,應用前景等方向做了簡單介紹。表明了我國處于非制冷紅外探測器發(fā)展的黃金機遇期,交代本課題的研究背景和價值。以及主要的的研究方向。(2)從紅外輻射的原理入手,分析了微測輻射熱計的工作機制,并重點研究了在微測輻射熱計中對成像質(zhì)量有著重要影響的的非均勻性、噪聲與探測器參數(shù)之間的關(guān)系,提出了降低探測器噪聲和非均勻性的解決思路。(3)依據(jù)對微測輻射熱計的理論分析和課題擬應用的設計場景的要求,基于國產(chǎn)探測器M01B。設計了一套輕小型、模塊化、低噪聲、動態(tài)范圍自適應的成像系統(tǒng),分別從結(jié)構(gòu)和電路兩個方面闡述了設計思路。(4)鑒于本系統(tǒng)擬應用場景可能發(fā)生的動態(tài)范圍不匹配的問題,通過分析微測輻射熱計結(jié)構(gòu)中影響動態(tài)范圍的主要因素,并與部分主流動態(tài)范圍調(diào)整技術(shù)對比后,結(jié)合自身探測器多電容切換、片上像元偏壓可微調(diào)的特點,提出了一種目標適應的動態(tài)范圍調(diào)整思路。并通過圖像邊緣檢測技術(shù),建立了一套反饋機制,實現(xiàn)了局部動態(tài)范圍的目標自適應,并使整機系統(tǒng)的動態(tài)范圍提高10.4%。
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院上海技術(shù)物理研究所)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN215
【圖文】：

非制冷長波紅外探測器驅(qū)動及信息獲取與處理技術(shù)條件下探測性能優(yōu)于非制冷型探測器；大部分非制冷型探測器的原理是紅外輻射的熱效應，通過響應元將紅外輻射熱效應導致的溫度變化轉(zhuǎn)化為其他物理量的變化，進而通過測量該物理量表征紅外輻射信號。得益于第三代紅外成像技術(shù)，非制冷型探測器實現(xiàn)了二維集成大面陣，探測器性能已經(jīng)可以基本滿足民用市場的需求，又因為非制冷型探測器可探測的輻射波長極廣、能夠在室溫下工作、工藝成本低，體積小、重量輕�，F(xiàn)如今已經(jīng)成為商用市場的主流產(chǎn)品。也是今后重點研究的方向。

美國西北大學和美國空軍實驗室成功研制出 1000超晶格長波焦平面紅外探測器，截止波長為 11μm，NETD=防及商業(yè)公司 Sofradir 長期從事紅外探測器的研發(fā)，產(chǎn)品目長三個波段�，F(xiàn)有的 1000×256 面陣 HgCdTe 短波探測器 S 800。2014 年 Sofradir 與歐洲空間局（ESA）簽訂研發(fā)合同1024 大面陣即插即用（NGP）型短波探測器，并在 2017 年黎航空展覽廳 2B G79 展廳展出 2048×2048 超大面陣模型。而言，我國紅外探測器的研發(fā)從上世紀 80 年代后期陸續(xù)開始猛，在材料生長、探測器工藝、制冷組件等方面都取得部分一些產(chǎn)品[7]。但頂尖技術(shù)依舊被美法德等國家掌握，穩(wěn)定性有待進一步提高。目前國內(nèi)有能力生產(chǎn)制冷型紅外探測器的商包括中國科學院上海技術(shù)物理研究所、中國兵器工業(yè)集團所屬北方夜視子公司、中國電子科技集團華北光電技術(shù)研

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2716407