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《中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所)》 2017年
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非制冷红外探测器噪声抑制技术研究

张宁  
【摘要】:非制冷红外探测器作为红外成像技术重要成员,在军民领域都有着极为广阔的市场。相对于制冷型红外探测器而言,它具有价格低廉、功耗低、体积小、性能可靠稳定等诸多优点。随着非制冷探测器技术的不断进步,其大有在高中低端红外成像市场上逐渐取代制冷型红外探测器的趋势,因此是未来红外探测技术发展的主流。目前非制冷红外探测器依然存在着噪声相对较大,响应率相对较低的问题,鉴于我国红外成像技术落后于国外发达国家的现实,本文基于一款国产M01AB型非制冷红外探测器芯片设计了一套国产化的低噪声非制冷红外成像系统,并且对随机噪声抑制技术以及非均匀性校正技术进行了深入的研究。本文的主要工作有:(1)介绍了非制冷红外探测器的发展现状、应用价值及红外辐射的基本理论,并针对微测辐射热计型非制冷红外探测器的特性、噪声种类、读出电路结构等进行了详细的探究。(2)完成低噪声成像电路系统设计(原理图及PCB设计绘制),对包括低噪声的固定偏压和高精度的可调偏压模块、低噪声信号调理模块、高精度的ADC采样量化、温控模块、千兆网接口模块等展开设计研究。(3)完成以FPGA为核心,以Verilog HDL为编程语言的整个逻辑电路的精确驱动控制及数传功能。研究实现了基于硬件上的实时2D-TDI的方法抑制随机噪声,取得了良好的效果。(4)详细介绍了非均匀性的定义以及非制冷红外探测器的非均匀性来源,介绍了目前常用的非均匀性校正方法,并且实现了针对本系统所成图像的两点法的非均匀性校正工作。(5)详细研究了微测辐射热计的电路结构模型,及其相关偏压与信号输出的特性,研究并实现了一种新型的基于探测器敏感偏压新型的逐像元的片上实时非均匀性校正方法,相对于常用的信号后处理的方法,本方法大大改善了探测器原始信号的非均匀性,使得探测器原始信号的非均匀性从1.9%降到了0.4%。
【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】:2017
【分类号】:TN215

【参考文献】
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【二级参考文献】
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