文档介绍：西安电子科技大学
硕士学位论文
非致冷红外焦平面阵列成像系统设计
姓名:陈琳
申请学位级别:硕士
专业:物理电子学
指导教师:徐军
20070101
摘要本文介绍了红外焦平面探测器的现状、发展、应用和两点非均匀性校正算法,设计了红外焦平面阵列的驱动电路和自动温度控制电路,建立了自动温度控制电路数学模型,通过仿真得出了自动温度控制电路的比例、积分和微分问J匝楸砻髯远露瓤刂葡低吵て谖露任榷ㄐ源锏搅.℃。本文设计了高速疍转换电路,分析了采样频率与信号频率成份、模数转换器位数和抗混叠滤波器技术指标等的关系,提出了用过采样、数字滤波和信号速率转换技术来提高系统信噪比的设计思想;设计了有限脉冲响应滤波器、信号抽取器、非均匀性校正单元和基于乒乓操作的异步时钟域接口等四个核心功能单元,并且完成了功能仿关键词:红外焦平面阵列。非均匀性校正,自动温度控制,现场可编程逻辑器件真。
蟨俞譪.,瑂琩鼍..妫甀琩瓼篒,疍丘疍琭現
日期半导师签名:搏本人签名:篮丛本人签名:丝丛日期仉町./.独创性虼葱滦声明日期/。尽我所知,除了文中特别标注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果;也不包含为获得西安电子科技大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕业离校后,发表相关论文或使用论文成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件,允许查阅和借阅论文;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。
第一章绪论红外成像技术发展概述红外焦平面阵列是现代红外成像系统的关键器件。红外焦平面阵列一直朝两个不同的方向发展:一种是低温致冷工作的光量子型红外焦平面阵列【Γ涣硪恢质鞘最早的红外探测器是英国物理学家赫谢尔年用于发现红外线的水银温度计。在以后的曛校械暮焱馓讲馄鞫际腔谌鹊缧вΑ緎】。如热电偶、热电堆和热敏电阻测辐射热计【俊F鸪醵嗍忍讲馄魇窃诨肪澄露认鹿ぷ鳎涞缧阅在低温下变化更快,因此导致了致冷的热探测器的出现。世纪末,科学家在硒中第一次观察到光电导现象,但是由于半导体科学理论研究的滞后,一直到世纪年代,红外光子探测器的制造并未得到很快的发展。普朗克提出黑体辐射理论【螅诹孔恿ρЩ∩戏⒄沽送臣莆锢硌Ш桶氲继的能带理论,直接推动了红外技术的发展。科学家发现:入射光子能量与半导体内电子的能态起作用,会释放载流子,增加电子,或是获得光生电动势,且有一个明显的截止波长,截止波长取决于在某一种材料中释放载流子所需的能量,所以光子探测器的特性与材料密切相关,这就是光子探测器的物理基础。最初的光子探测器是用蒸发或化学淀积的薄膜制成,主要材料为琍琍龋嗍侵卸滩ㄌ测器【俊甏τ冒氲继宀粼蛹际酰贕蛃氲继逯校醒≡竦牟羧肽承杂质,制造出响应波长超过的光子探测器。另一个重要进展是,利用冶金工艺来合成新的化合物半导体,例如和等,可以制造出各种波长的单晶光子探测器埘。年,英国皇家信号与雷达研究所的劳森等人发明了三元程中人工调控【¨U庖环⒚鞔蟠蟠俳撕焱馊瘸上窦际醯姆⒄梗钡浇裉欤琀红外成像技术始于世纪年代,当时利用处于高真空的碱金属或半导体光阴极,将红外辐射转换为电子辐射,,由它制成的红外探测器灵敏度高,重复性好,响应波长可以在合成材料过仍然是最理想的热成像探测器材料。
致冷型红外探测器的发展概况光学图像。但是由于其灵敏度低,必须有红外辐射装置“主动”照射目标,在第二次世界大战未期,德国和美国在战场上开始使用这种主动红外夜视仪。由于它存在隐蔽性差,装置笨重等缺点,又相继发展了微光像增强技术和被动红外热成像技术。被动红外热成像技术是将目标和背景的红外辐射由红外探测器进行光电信号转换,经过信号处理,在显示器上显示可见图像的技术。它反映了当今红外技术和光电成像技术的最新成就。国内研究开发红外技术的应用,起始于五十年代后期,起初发展红外技术主要是为国防事业服务,经过几十年的努力,在军事应用和高科技领域取得了令人瞩目的成就,随着改革开放形势的深入发展,我国军用方面的红外技术开始向民用方面辐射,至今,民用国产红外热像仪的研制、开发和生产,已处于不断的完善和提高红外探测器是热成像技术的核心,探测器的技术水平决定了热成像的技术水平。致冷型红外探测器的发展经历了三个阶段,相应的红外热成像技术的发展也经第一代致冷型红外热像仪的特征: