非制冷长波红外探测器驱动及信息获取与处理技术

发布时间：2020-06-16 18:32

【摘要】：长波红外波段是常温下人体辐射最为强烈的波段,是检测人体目标的重要依据,因此长波红外探测器被广泛应用于防恐、安防、夜视、搜救等领域。根据探测器是否需要制冷,又可分为制冷型和非制冷型探测器。比起制冷型,非制冷型探测器的优势在于制作成本低,工作能耗小、重量轻、体积小等,目前广泛应用于生活中的方方面面,但国内市场中,以国产探测器为核心的非制冷成像设备份额尚不足20%,鉴于非制冷红外成像系统在生产生活、国家安全中的非凡意义,利用国产探测器构建高效的成像系统迫在眉睫。本课题针对这一情况,基于国产探测器设计了一套适用于灾后封闭事故现场应用的非制冷长波红外成像系统,深入研究了影响非制冷型探测器成像的主要影响因素,并以此为依据,提出了一种适应目标的探测器动态范围调整思路。最后设计研制了非制冷红外成像系统来验证并取得了预期效果,主要内容及创新点有(1)对当今国内外红外探测器的市场规模,应用前景等方向做了简单介绍。表明了我国处于非制冷红外探测器发展的黄金机遇期,交代本课题的研究背景和价值。以及主要的的研究方向。(2)从红外辐射的原理入手,分析了微测辐射热计的工作机制,并重点研究了在微测辐射热计中对成像质量有着重要影响的的非均匀性、噪声与探测器参数之间的关系,提出了降低探测器噪声和非均匀性的解决思路。(3)依据对微测辐射热计的理论分析和课题拟应用的设计场景的要求,基于国产探测器M01B。设计了一套轻小型、模块化、低噪声、动态范围自适应的成像系统,分别从结构和电路两个方面阐述了设计思路。(4)鉴于本系统拟应用场景可能发生的动态范围不匹配的问题,通过分析微测辐射热计结构中影响动态范围的主要因素,并与部分主流动态范围调整技术对比后,结合自身探测器多电容切换、片上像元偏压可微调的特点,提出了一种目标适应的动态范围调整思路。并通过图像边缘检测技术,建立了一套反馈机制,实现了局部动态范围的目标自适应,并使整机系统的动态范围提高10.4%。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN215
【图文】：

红外探测器材料,非制冷

非制冷长波红外探测器驱动及信息获取与处理技术条件下探测性能优于非制冷型探测器；大部分非制冷型探测器的原理是红外辐射的热效应，通过响应元将红外辐射热效应导致的温度变化转化为其他物理量的变化，进而通过测量该物理量表征红外辐射信号。得益于第三代红外成像技术，非制冷型探测器实现了二维集成大面阵，探测器性能已经可以基本满足民用市场的需求，又因为非制冷型探测器可探测的辐射波长极广、能够在室温下工作、工艺成本低，体积小、重量轻。现如今已经成为商用市场的主流产品。也是今后重点研究的方向。

红外探测器,研究机构

美国西北大学和美国空军实验室成功研制出 1000超晶格长波焦平面红外探测器，截止波长为 11μm，NETD=防及商业公司 Sofradir 长期从事红外探测器的研发，产品目长三个波段。现有的 1000×256 面阵 HgCdTe 短波探测器 S 800。2014 年 Sofradir 与欧洲空间局（ESA）签订研发合同1024 大面阵即插即用（NGP）型短波探测器，并在 2017 年黎航空展览厅 2B G79 展厅展出 2048×2048 超大面阵模型。而言，我国红外探测器的研发从上世纪 80 年代后期陆续开始猛，在材料生长、探测器工艺、制冷组件等方面都取得部分一些产品[7]。但顶尖技术依旧被美法德等国家掌握，稳定性有待进一步提高。目前国内有能力生产制冷型红外探测器的商包括中国科学院上海技术物理研究所、中国兵器工业集团所属北方夜视子公司、中国电子科技集团华北光电技术研

【参考文献】