紅外成像技術(shù)以其獨具的特點在軍事與民用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用需求,近年來隨著半導(dǎo)體集成技術(shù)以及制作工藝的快速提升,非制冷紅外成像系統(tǒng)相較制冷紅外成像系統(tǒng)存在著的不足得到快速提高,自身優(yōu)勢越發(fā)突出,在各行各業(yè)中得到快速推廣應(yīng)用。非制冷紅外焦平面陣列探測器作為紅外成像系統(tǒng)的核心,其特性指標制約著紅外成像系統(tǒng)的性能上限,而基于此類探測器的紅外成像組件是成像系統(tǒng)的主體,其硬件電路設(shè)計及非均勻性校正是充分展現(xiàn)探測器性能的關(guān)鍵,是紅外成像系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)的基礎(chǔ)。論文結(jié)合省科技廳技術(shù)攻關(guān)項目需求,以高性能非制冷紅外組件系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)為目標,對非制冷紅外成像系統(tǒng)、組件開發(fā)及非均勻性校正處理開展了深入研究。設(shè)計上采用了國產(chǎn)非制冷紅外探測器,在對組件功能及參數(shù)性能分析的基礎(chǔ)上,提出了基于FPGA為主核心處理器的紅外成像組件設(shè)計方案;并對偏置電壓、FPGA時序驅(qū)動、AD轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集、TEC溫控、輸出接口及系統(tǒng)電源等單元開展了具體的設(shè)計及仿真調(diào)試。由于探測器對噪聲要求極高,所以在電源以及偏置電壓設(shè)計上采用的是低噪聲的LDO芯片和二階低通濾波器相配合,避免高頻噪聲對電路的影響,并對電路的噪聲進行了仿真;模數(shù)轉(zhuǎn)換部分采用... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

全球紅外市場占有率圖

5第2章紅外成像原理及特性分析2.1非制冷紅外成像原理據(jù)資料顯示，任何高于絕對零度的物體，都會自發(fā)的向外輻射熱量，紅外成像技術(shù)就是利用由敏感材料制成的焦平面，探測目標物的熱輻射，從而對目標物成像的技術(shù)[13]。紅外成像的一般過程是紅外熱輻射經(jīng)大氣傳播被探測器接收，將紅外熱輻射轉(zhuǎn)換為電信號，通過探測器輸出給后續(xù)的成像電路進行信號處理以及相應(yīng)的運算，最后在由成像電路輸出至顯示設(shè)備上進行成像。紅外成像機理框圖如圖2.1所示。圖2.1紅外成像工作機理框圖下面對成像過程做一下說明。（1）目標物向外輻射熱量，紅外輻射是熱輻射的一部分，紅外輻射的強度大小與目標物的溫度有關(guān)，溫度越高輻射強度越強，但是紅外輻射能在大氣的傳播過程中會受到環(huán)境以及傳輸距離的影響導(dǎo)致能量衰減，這也決定了紅外探測器探測的距離不能無限遠。（2）大氣在傳輸輻射能量的時候會出現(xiàn)能量的衰減，還會有部分能量被吸收，如圖2.2所示，紅外光譜的8-14μm波段大氣吸收率較低。人們形象的稱這個波段為窗口區(qū)，8-14μm也是人們常說的長波區(qū)域[14]。（3）紅外探測器負責(zé)探測紅外輻射能量，然后將熱信號轉(zhuǎn)換為電信號，并通過讀出電路將電信號輸出。（4）成像電路主要是負責(zé)將探測器輸出的模擬信號進行降噪并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，然后再由微處理器對數(shù)字信號進行處理，最后將處理后的信號輸出給顯示設(shè)備進行圖像顯示。圖2.2大氣窗口示意圖

5第2章紅外成像原理及特性分析2.1非制冷紅外成像原理據(jù)資料顯示，任何高于絕對零度的物體，都會自發(fā)的向外輻射熱量，紅外成像技術(shù)就是利用由敏感材料制成的焦平面，探測目標物的熱輻射，從而對目標物成像的技術(shù)[13]。紅外成像的一般過程是紅外熱輻射經(jīng)大氣傳播被探測器接收，將紅外熱輻射轉(zhuǎn)換為電信號，通過探測器輸出給后續(xù)的成像電路進行信號處理以及相應(yīng)的運算，最后在由成像電路輸出至顯示設(shè)備上進行成像。紅外成像機理框圖如圖2.1所示。圖2.1紅外成像工作機理框圖下面對成像過程做一下說明。（1）目標物向外輻射熱量，紅外輻射是熱輻射的一部分，紅外輻射的強度大小與目標物的溫度有關(guān)，溫度越高輻射強度越強，但是紅外輻射能在大氣的傳播過程中會受到環(huán)境以及傳輸距離的影響導(dǎo)致能量衰減，這也決定了紅外探測器探測的距離不能無限遠。（2）大氣在傳輸輻射能量的時候會出現(xiàn)能量的衰減，還會有部分能量被吸收，如圖2.2所示，紅外光譜的8-14μm波段大氣吸收率較低。人們形象的稱這個波段為窗口區(qū)，8-14μm也是人們常說的長波區(qū)域[14]。（3）紅外探測器負責(zé)探測紅外輻射能量，然后將熱信號轉(zhuǎn)換為電信號，并通過讀出電路將電信號輸出。（4）成像電路主要是負責(zé)將探測器輸出的模擬信號進行降噪并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，然后再由微處理器對數(shù)字信號進行處理，最后將處理后的信號輸出給顯示設(shè)備進行圖像顯示。圖2.2大氣窗口示意圖

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于場景的紅外焦平面非均勻校正算法綜述[J]. 周永康,朱尤攀,趙德利,曾邦澤,李澤民.  紅外技術(shù). 2018(10)
[2]基于非局域均值的模糊聚類圖像去噪算法研究[J]. 劉子楊.  科學(xué)大眾(科學(xué)教育). 2018(01)
[3]基于場景特殊區(qū)域的非均勻校正去鬼影算法[J]. 李成立,呂俊偉,任建存,宋慶善.  激光與紅外. 2017(11)
[4]基于襯底溫度的紅外焦平面聯(lián)合非均勻性校正[J]. 唐艷秋,孫強,趙建,姚凱男.  紅外與激光工程. 2016(03)
[5]焦平面紅外探測器研究進展[J]. 李維,武騰飛,王宇.  計測技術(shù). 2016(01)
[6]紅外熱像技術(shù)在安全領(lǐng)域的研究進展[J]. 石東平,吳超,李孜軍,潘偉.  紅外技術(shù). 2015(06)
[7]非制冷紅外焦平面探測器及其技術(shù)發(fā)展動態(tài)[J]. 馮濤,金偉其,司俊杰.  紅外技術(shù). 2015(03)
[8]一種改進的多點融合非均勻校正技術(shù)[J]. 曹偉,董書莉,李春梅.  中國空間科學(xué)技術(shù). 2014(03)
[9]基于Camera Link接口的高速視頻圖像采集系統(tǒng)[J]. 辛光澤,侯宏錄,李飛,齊晶晶.  國外電子測量技術(shù). 2014(03)
[10]2013年的中國紅外技術(shù)（中）[J]. 王憶鋒.  紅外技術(shù). 2014(02)

碩士論文
[1]基于場景的IRFPA非均勻性校正算法研究[D]. 王慧杰.西安電子科技大學(xué) 2017
[2]基于FPGA的DDR2 SDRAM控制器設(shè)計[D]. 譚燕林.東南大學(xué) 2016
[3]基于FPGA的非制冷紅外成像組件的軟件設(shè)計[D]. 王旭.南京理工大學(xué) 2013
[4]紅外熱像技術(shù)在建筑中的檢測與分析[D]. 王靖.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 2013
[5]非制冷紅外焦平面溫控電路設(shè)計[D]. 賀馳光.華中科技大學(xué) 2013
[6]基于場景的非均勻性校正[D]. 龔曼曼.南京理工大學(xué) 2012
[7]短波紅外成像光譜儀電子學(xué)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 任斌.中國科學(xué)院研究生院（西安光學(xué)精密機械研究所） 2009
[8]非制冷紅外熱成像系統(tǒng)的小型化改進[D]. 蔡良鋒.南京理工大學(xué) 2008



本文編號：3336111