电压偏置下考虑了自热效应的非致冷红外测辐射热计响应率的推导
非制冷氧化钒微测辐射热计响应曲线
【非制冷氧化钒微测辐射热计响应曲线分析与应用】1. 概述非制冷氧化钒微测辐射热计是一种高精度、高灵敏度的热敏材料，在多个领域有着广泛的应用。
本文将围绕非制冷氧化钒微测辐射热计的响应曲线进行深度分析，探讨其原理以及在科学研究和工程应用中的重要性。
2. 非制冷氧化钒微测辐射热计的原理非制冷氧化钒微测辐射热计是一种基于辐射热测量原理的仪器，其核心部件是氧化钒热释电元件。
当元件受到外界热辐射时，产生温度变化，通过测量温度变化来确定辐射热量。
该原理的精密度和可靠性使得非制冷氧化钒微测辐射热计成为热辐射测量领域的重要工具。
3. 非制冷氧化钒微测辐射热计的响应曲线非制冷氧化钒微测辐射热计的响应曲线是指在不同辐射热量作用下，热计的输出响应曲线。
通过对其响应曲线的分析，可以了解热计在不同工作条件下的性能特点，进而指导实际应用。
4. 响应曲线的深入解析响应曲线的形状和特征反映了非制冷氧化钒微测辐射热计的灵敏度、线性度和稳定性。
通过对响应曲线的深入解析，可以研究影响热计性能的因素，为优化热计设计和改进应用提供理论依据。
5. 响应曲线的工程应用在工程领域，通过对非制冷氧化钒微测辐射热计的响应曲线进行实时监测和分析，可以实现对热工艺过程的精确控制，提高产品质量和生产效率。
在热辐射测量和热能利用领域，响应曲线的合理应用也能够推动新技术的发展和创新。
6. 总结与展望非制冷氧化钒微测辐射热计的响应曲线是其重要的性能参数，对其进行深入分析和应用有助于提高热辐射测量的准确度和可靠性。
随着科学技术的不断发展，相信非制冷氧化钒微测辐射热计的响应曲线在更多领域将发挥重要作用，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
7. 个人观点作为文章写手，通过撰写本文，我更加深入地了解了非制冷氧化钒微测辐射热计的重要性和应用价值。
在未来的工作中，我将继续关注该领域的最新进展，努力为科学研究和工程实践提供更多有价值的信息和思路。
通过对非制冷氧化钒微测辐射热计的响应曲线进行深入分析和应用，可以更好地理解其工作原理和性能特点，为相关领域的热研究和工程实践提供重要支持。
微测辐射热计的等效模型
微测辐射热计的等效模型王璐霞;吕坚;蒋亚东【摘要】微测辐射热计是一种应用前景广阔的非致冷型红外焦平面器件.这里用热平衡理论和噪声理论详细分析了微测辐射热计探测单元的热学、电学和噪声特性.建立了较为全面的微测辐射热计探测单元Spice模型,并对该模型进行了热学行为和噪声特性的仿真,由仿真结果对探测单元的工作方式和特性建立了具体、直观的认识,为下一步的设计工作打下了坚实的基础.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2009(032)006【总页数】4页(P154-157)【关键词】微测辐射热计;Spice模型;热学行为;噪声特性【作者】王璐霞;吕坚;蒋亚东【作者单位】电子科技大学,电子薄膜与集成器件国家重点实验室,四川,成都,610054;电子科技大学,电子薄膜与集成器件国家重点实验室,四川,成都,610054;电子科技大学,电子薄膜与集成器件国家重点实验室,四川,成都,610054【正文语种】中文【中图分类】TN215微测辐射热计用作红外辐射探测器,具有无需致冷，成本低，可靠性高等优点。
它的基本原理是：微测辐射热计的敏感材料吸收红外辐射,改变自身的电阻值,电阻值的改变可以通过电压或电流信号的改变读出[1]。
目前研究报导的微测辐射热计的热敏薄膜材料有VO、多晶硅、多晶锗硅和Ti等材料。
目前,非致冷红外探测器的研究主要致力于越来越低的噪声等效温差(NETD)[2],低噪声信号的读出电路设计将成为关键。
由于有大量的参数影响微测辐射热计和读出电路的特性,需要综合分析探测器的热学、电学和噪声性能,因此建模和分析工作非常重要，而且建模分析还能够减小前期投入,对器件进行优化设计。
这里建立了微测辐射热计的Spice模型,仿真并分析了探测单元的热学行为和噪声特性。
1 微测辐射热计探测单元的建模微测辐射热计探测单元的微桥结构由桥面(光敏面)、桥腿(支撑柱)和衬底3部份构成。
图1所示是一种比较典型的微测辐射热计探测单元结构[3]。
高精度非致冷长波红外热像仪的辐射标定
第5卷 第3期2012年6月 中国光学 Chinese Optics Vol.5 No.3June 2012 收稿日期:2012⁃02⁃21;修订日期:2012⁃04⁃23 基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.60977001)文章编号 1674⁃2915(2012)03⁃0235⁃07高精度非致冷长波红外热像仪的辐射标定张晓龙1,2,刘 英1,孙 强1∗(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;2.中国科学院研究生院,北京100039)摘要:为使非致冷长波红外热像仪在不同温度下保持较高的测温精度,建立了考虑探测器工作温度效应的非致冷长波红外热像仪的辐射标定模型。
对非致冷长波红外热像仪进行辐射标定实验,在不同黑体温度和不同亮度增益值条件下,获得了16组图像灰度与探测器工作温度之间的函数关系,建立了目标温度的数学计算模型,并对定标结果进行了实验验证。
结果表明:在25~40℃,探测器的工作温度效应可做线性化处理,且与目标温度无关。
通过设定合适的亮度增益值可使红外热像仪的测温误差<0.5℃,极大地提高了非致冷长波红外热像仪在不同温度环境下的测温精度。
关 键 词:红外热像仪;辐射标定;温度测量;非致冷中图分类号:TN216;P407.6 文献标识码:A doi:10.3788/CO.20120503.0235Radiometric calibration of uncooled long⁃wave infraredthermal imager with high⁃precisionZHANG Xiao⁃long 1,2,LIU Ying 1,SUN Qiang 1∗(1.Changchun Institute of Optics ,Fine Mechanics and Physics ,Chinese Academy of Sciences ,Changchun 130033,China ;2.Graduate University of Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100039,China )∗Corresponding author ,E⁃mail :sunq@Abstract :In order to achieve the high accuracy temperature measurement for a uncooled long⁃wave infraredthermal imager under different ambient temperatures,the radiometric calibration model of the infrared thermalimager is established in consideration of the effect of detector operation temperature.The radiometric calibra⁃tion experiment is then conducted,and sixteen functional relations between image gray levels and detector op⁃eration temperatures at different blackbody temperatures and different brightness gain values are obtained.The mathematical calculation model of target temperature is established and the calibration result is verified by ex⁃periments.The results show that the detector operation temperature effect can be treated linearly in the rangefrom 25℃to 40℃,and it is independent on the target temperature.By setting an appropriate brightnessgain,the temperature measurement error of the infrared thermal imager is less than0.5℃,which is a great improvement of the measurement accuracy of the uncooled long⁃wave infrared thermal imager under different ambient temperatures.Key words:infrared thermal imager;radiometric calibration;temperature measurement;uncooling1 引 言 近年来,红外技术在军事领域和民用工程中都得到了广泛应用。
恒压偏置条件下的微测辐射热计电流响应率的理论分析
２ Ｄ ｐｒ ｅ ｔ ｆ ｎｏｍ ｔ ｎＣ ｕ ｔｒ Ａ ｒＦ ｒｅＲ ｄ ｒ ｃｄ ｍ ，Ｗｕ ａ ３ ０ ０ Ｃ ｉａ ． ｅ ａｔ ｎ ｏ ｆ ａｉ ｏ ｎｅ ， ｉ ｏｃ ａ ａ ａ ｅ ｙ ｍ Ｉ ｒ ｏ Ａ ｈ ｎ４ ０ ０ ， ｈｎ ）
Ａｂ ｔａ ｔ ｎ ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｏ ｃ ｏ ｂ ｌｍｅｒｃ ｆ ｃ ｌ ｐ ａ ｅ ａ ｒ ｙ ， ｗ ｏｎ ｕ ｈ ｍｐ ｒ ｃｉ ｎ ｏ ｏ ｖ ｎ ｉ ｎ ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｈ ｓ ａ ｅ ，ｆｒ ｍｉｒ － ｏ ｏ ｔｉ ｏ ａ ｌｎ ｒ ａ ｓ ｅ ｐ ｉｔ ｏ ｔ ｔ ｅ ｉ ｅｆ ｔ ｆ ｃ ｎ ｅ ｔ ａ ｅ ｏ ｏｌ ｃ ｒｅ ｔｒ ｓ ｏ ｓｖｔ ｒ ｃ ｓｉ ｇ ｍｅ ｎ ｎ ｅ ｏ ｓａ ｔｖ ｌ ｇ ｉ ｓｍｅｈ ｄ，ｓ ｔｕ ｅ ｐ ｙ ｉａ ｅｍａ ｄ ｌ ｆ ｈ ｕ ｒ ｎ —ｅ ｐ ｎ ｉ ｉ ｐ ｅ ｓｎ ａ ｓ ｕ ｄ ｒ ｃ ｎ ｔｎ ｏ ｔ ｅ ｂ ａ ｔ ｏ ｙ ｏ ａ ｅ ｐ ｔ ｈ ｓ ｌ ｔ ｒ ｌｍｏ ｅ ｅ ｈ ｃ ｈ ｏ ｔ
高精 度 的 电流 源 ， 实 际 的成 像 系 统一 般 情 况 下其 而 体 积 和使 用 空 间有一 定 的限 制 ，所 以实 际 的成 像 系 统一 般都 是采 用 恒定 电压 偏 置方式 。传 统 的微测 辐
响应率可调的微测辐射热计
响应率可调的微测辐射热计
顾聚兴
【期刊名称】《红外》
【年(卷),期】2004(000)009
【摘要】美国明尼苏达大学的研究人员制成一种具有可调热导率的微测辐射热计,可用以监测如放能那样的高温过程。
这种探测器本身是一块多晶硅薄膜,安装在下面有散热基片的支承梁上。
薄膜可通过静电向底片靠近,最终与基片接触。
当红外信号为低电平时。
【总页数】1页(P9)
【作者】顾聚兴
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TN215
【相关文献】
1.恒压偏置条件下的微测辐射热计电流响应率的理论分析 [J], 陈西曲;吴克玲
2.金属微反射镜对非制冷氧化钒微测辐射热计的红外辐射吸收率r影响分析与一种改进的微测辐射热计模型 [J], 朱瀚杰;蒋剑良;Ali Imran
3.基于低温辐射计的长波红外绝对光谱响应率测量 [J], 刘红博;史学舜;徐文斌;刘长明;刘红元;王恒飞
4.高响应率石墨烯-CsPbBr3量子点光电探测器 [J], 王婧;石瑞英;朱国栋
5.美国研制出光谱特性可调的长波红外微测辐射热计 [J], 高国龙
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高精度非致冷长波红外热像仪的辐射标定
高精度非致冷长波红外热像仪的辐射标定张晓龙;刘英;孙强【摘要】为使非致冷长波红外热像仪在不同温度下保持较高的测温精度,建立了考虑探测器工作温度效应的非致冷长波红外热像仪的辐射标定模型。
对非致冷长波红外热像仪进行辐射标定实验,在不同黑体温度和不同亮度增益值条件下,获得了16组图像灰度与探测器工作温度之间的函数关系,建立了目标温度的数学计算模型,并对定标结果进行了实验验证。
结果表明：在25～40℃,探测器的工作温度效应可做线性化处理,且与目标温度无关。
通过设定合适的亮度增益值可使红外热像仪的测温误差〈0.5℃,极大地提高了非致冷长波红外热像仪在不同温度环境下的测温精度。
%In order to achieve the high accuracy temperature measurement for a uncooled long-wave infrared thermal imager under different ambient temperatures,the radiometric calibration model of the infrared thermal imager is established in consideration of the effect of detector operation temperature.The radiometric calibration experiment is then conducted,and sixteen functional relations between image gray levels and detector operation temperatures at different blackbody temperatures and different brightness gain values are obtained.The mathematical calculation model of target temperature is established and the calibration result is verified by experiments.The results show that the detector operation temperature effect can be treated linearly in the range from 25 ℃ to 40 ℃,and it is independent on the target temperature.By setting an appropriate brightness gain,the temperature measurement error of the infrared thermal imager is less than 0.5 ℃,which is a great improvement of themeasurement accuracy of the uncooled long-wave infrared thermal imager under different ambient temperatures.【期刊名称】《中国光学》【年(卷),期】2012(005)003【总页数】7页(P235-241)【关键词】红外热像仪;辐射标定;温度测量;非致冷【作者】张晓龙;刘英;孙强【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033／中国科学院研究生院,北京100039;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033【正文语种】中文【中图分类】TN216;P407.61 引言近年来，红外技术在军事领域和民用工程中都得到了广泛应用。
激光辐照非制冷微测辐射热计的理论研究
第４４卷 第４期２０２０年７月激 光 技 术ＬＡＳＥＲＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ．４４，Ｎｏ．４Ｊｕｌｙ，２０２０ 文章编号：１００１ ３８０６（２０２０）０４ ０４１１ ０７激光辐照非制冷微测辐射热计的理论研究周 冰，贺 宣，刘贺雄，李秉璇，张 炎（陆军工程大学石家庄校区电子与光学工程系，石家庄０５０００３）摘要：为了研究非制冷微测辐射热计的激光损伤阈值，根据非制冷微测辐射热计的构造和成像原理，分析了像元温度响应机制，推导出了零偏置下和单次偏置时间内像元受到激光辐照的温度增量计算公式；建立了激光辐照非制冷微测辐射热计的有限元分析模型，结合实际工作条件加载热源载荷进行仿真，模拟了激光造成软损伤的过程。
结果表明，激光软损伤阈值可按照零偏置条件下像元温度响应的公式近似计算，其对应的温度偏差不大于３％。
该研究为激光压制干扰红外成像系统的损伤阈值计算提供了参考。
关键词：光学器件；损伤阈值；有限元仿真；温度响应中图分类号：ＴＮ９７７ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０ ７５１０／ｊｇｊｓ ｉｓｓｎ １００１ ３８０６ ２０２０ ０４ ００３ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｌａｓｅｒｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎｕｎｃｏｏｌｅｄｍｉｃｒｏｂｏｌｏｍｅｔｅｒｂａｓｅｄｏｎｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓＺＨＯＵＢｉｎｇ，ＨＥＸｕａｎ，ＬＩＵＨｅｘｉｏｎｇ，ＬＩＢｉｎｇｘｕａｎ，ＺＨＡＮＧＹａｎ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＯｐｔｏ ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＡｒｍｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５０００３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｌａｓｅｒｄａｍａｇｅｔｈｒｅｓｈｏｌｄｏｆａｎｕｎｃｏｏｌｅｄｍｉｃｒｏｂｏｌｏｍｅｔｅｒ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｉｍａｇｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｕｎｃｏｏｌｅｄｍｉｃｒｏｂｏｌｏｍｅｔｅｒ，ｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｅｓｐｏｎｓｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｐｉｘｅｌｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｆｏｒｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｃｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｌａｓｅｒｕｎｄｅｒｔｈｅｚｅｒｏｏｆｆｓｅｔａｎｄｓｉｎｇｌｅｏｆｆｓｅｔｔｉｍｅｗａｓｄｅｒｉｖｅｄ．Ａｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｅｌｏｆｌａｓｅｒｉｒｒａｄｉａｔｅｄｕｎｃｏｏｌｅｄｍｉｃｒｏｂｏｌｏｍｅｔｅｒｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂｙｌｏａｄｉｎｇｔｈｅｈｅａｔｓｏｕｒｃｅｌｏａｄｉｎｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｗｉｔｈａｃｔｕａｌｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｓｏｆｔｄａｍａｇｅｃａｕｓｅｄｂｙｌａｓｅｒｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄ．Ｔｈｅｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｗａｓｄｒａｗｎ：ｌａｓｅｒｓｏｆｔｄａｍａｇｅｔｈｒｅｓｈｏｌｄａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｉｘｅｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｅｓｐｏｎｓｅｕｎｄｅｒｚｅｒｏｂｉａｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｍｅｅｔ３％ａｃｃｕｒａｃｙ．Ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｐｒｏｖｉｄｅｓａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｄａｍａｇｅｔｈｒｅｓｈｏｌｄｆｏｒｌａｓｅｒｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｐｔｉｃａｌｄｅｖｉｃｅｓ；ｄａｍａｇｅｔｈｒｅｓｈｏｌｄ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｅｓｐｏｎｓｅ 作者简介：周 冰（１９７６ ），男，博士，副教授，硕士生导师，主要从事光电对抗方面的研究。
微测辐射热计非均匀性及新型校正读出电路研究
摘要基于非致冷红外焦平面阵列(Uncooled Infrared Focal Plane Array, UFPA)的探测系统由于其功耗低、重量轻、体积小，开机预热时间短及成本低等优点备受国内外关注，在军事和民用领域拥有广阔的应用前景，是今后红外焦平面技术(IRFPA)的主要发展方向之一。
在非致冷红外焦平面技术中，非致冷型微测辐射热计(Uncooled Microbolometer, UMB)的发展最为迅速，并且获得了令人瞩目的成就。
受到材料和制作工艺等因素的影响，UMB探测阵列的非均匀性比较大。
非均匀性的存在，不仅提高了对阵列接口电路的动态范围的要求，并且严重影响着红外传感器的成像质量，使获取的图像信号模糊不清、畸变，甚至使传感器失去探测的能力。
非均匀性必须通过校正来改善，常规的增益和偏移两点非均匀性校正方法受衬底温度影响非常大，即使在校正后，随着衬底温度的漂移，非均匀性又会再次增大，需要热电致冷/加热器和高精度温控电路将衬底温度波动控制在很小范围内(0.005-0.025K)。
针对该问题，本文受国家自然科学基金项目(No. 60377036)资助，从读出电路设计的角度出发，研究一种能够克服衬底温度漂移影响的非均匀性校正读出电路方案，从而避免使用高精度的控温装置，使系统简化并降低成本。
论文以计算机仿真和电子CAD技术作为手段，对UMB非均匀性及其校正读出电路展开研究。
论文首先对UMB探测元机理、结构、参数及性能指标做了阐述和分析。
建立了微测辐射热计热敏单元的热平衡方程，分别对不施加偏置和施加偏置两种情况下的热平衡过程做了定量计算和数值仿真。
在此基础上，本文着重研究了微测辐射热计的非均匀性及其校正技术。
详细阐述了探测器的非均匀性及瞬态噪声的定义、来源，利用计算机仿真分析微测辐射热计单元的特性参数对阵列非均匀性的影响。
接着论文研究了读出电路的结构体系和UMB的信号转换电路，分析了容式跨阻放大器(Capacitive Transimpedance Amplifier, CTIA)读出方式的工作原理和非均匀性，并推导了该读出方式下探测元的响应率，然后计算了噪声等效功率、噪声等效温差和比探测率等性能参数。
非制冷氧化钒微测辐射热计响应曲线
非制冷氧化钒微测辐射热计响应曲线非制冷氧化钒微测辐射热计响应曲线一、导言在当今社会，随着科技的不断进步，各种新型材料和仪器的应用也越来越广泛。
其中，非制冷氧化钒微测辐射热计作为一种新型热辐射测量仪器，其响应曲线对于热辐射的测量具有重要意义。
本文将对非制冷氧化钒微测辐射热计响应曲线进行全面评估，并探讨其深度和广度。
二、非制冷氧化钒微测辐射热计的基本原理非制冷氧化钒微测辐射热计是一种利用热敏电阻的热辐射测量仪器，其基本原理是基于热辐射与物体温度之间的关系。
通过测量物体发射的热辐射能量，可以确定物体的温度。
而非制冷氧化钒微测辐射热计正是利用热敏电阻对热辐射进行测量，从而得到响应曲线。
三、非制冷氧化钒微测辐射热计响应曲线的拟合与分析针对非制冷氧化钒微测辐射热计得到的原始数据，一般需要进行响应曲线的拟合与分析。
在进行曲线拟合时，通常会采用一些数学模型来描述响应曲线的特性。
通过对拟合后的曲线进行分析，可以得到一些重要的参数，比如峰值响应、响应时间等，这些参数对于热辐射的测量和分析具有重要意义。
四、关于非制冷氧化钒微测辐射热计响应曲线的应用非制冷氧化钒微测辐射热计响应曲线在实际应用中具有广泛的意义。
在太空技术领域，需要对航天器表面的热辐射进行测量和监控，而非制冷氧化钒微测辐射热计正是一种常用的测量工具。
在工业生产中，对于高温物体的热辐射测量也离不开非制冷氧化钒微测辐射热计的应用。
五、总结与展望通过对非制冷氧化钒微测辐射热计响应曲线的评估与分析，可以看出其在热辐射测量中的重要作用。
未来随着科技的不断发展，相信非制冷氧化钒微测辐射热计在热辐射测量领域中会有更广阔的应用前景，同时也将不断完善其响应曲线的测量与分析方法。
六、个人观点作为一种新型的热辐射测量仪器，非制冷氧化钒微测辐射热计在科研和工业生产中的应用前景十分广阔。
对于其响应曲线的研究和分析也是十分重要的，可以为相关领域的科研人员和工程师提供重要的参考和指导。
第十一章 微测辐射热计非制冷红外热成像系统
2)转换速率为10MHz；
3)信噪比SNR为77.5dB；
4)功耗仅为285mW；
5)杂散动态范围为90dB
6)积分线性误差为2.5LSB；
第11章
微测辐射热计非制冷红外热成像系统
11.6 基于DSP和FPGA实时图像信号处理
图11.8 FPGA完成功能图
第11章
微测辐射热计非制冷红外热成像系统
• 一个高的输出电流水平。因为高的输出电流时，TEC
控制器有较高的效率，将除TEC以外的器件产生的热 量减到最小。
第11章
微测辐射热计非制冷红外热成像系统
11.4 TEC温控电路
模拟器件公司（AD）的ADN8830、MAXIM公 司的MAX1968和MAX1978均可以实现此功能 以AD公司的ADN8830控制芯片为例 .
第11章
微测辐射热计非制冷红外热成像系统
2 温度定标校正算法 (1) 一点温度定标算法
定标曲线
V()
S2
S1
只对探测元的暗电流作了补偿，未对增益作校正， 当目标的辐照度偏离定标点时，空间噪声很大， 校正范围很小。
第11章
微测辐射热计非制冷红外热成像系统
2 温度定标校正算法
(2) 两点温度定标算法
第11章
微测辐射热计非制冷红外热成像系统
11.1 系统的基本组成
图11.1研制的非制冷红外热成像组件的原理框图
第11章
微测辐射热计非制冷红外热成像系统
11.2 UL01 01 1型微测辐射热计
图11.2 UL 01 01 1型微测辐射热计焦平面的外形图
组成： 两维阻抗式微测辐射热计焦平面阵列 硅读出集成电路(ROIC) 热电温度稳定器(TEC)
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来 完 成对 目标 的探 测 。 由于非致 冷红 外测 辐射 热计 是一种 有源 器件 ， 作 时 热敏 元 除 吸 收 红 外辐 射 使 工
自身 温度 升高外 ， 电功 率 产 生 的焦 耳 热 也 会使 其 升
温 。一般来 讲 在测辐 射热 计 中 ， 由电压 （ 电流 ） 或 偏 置产 生 的焦耳 热要远 大 于 由 目标靶 的红 外辐 射产 生 的热 量 ｕ ， 而这类 器件 通 常 采 用悬 浮 微 桥 结 构来 降 Ｊ 低器 件 的热导 ， 使得 这 种 自热 效 应对 器 件 有 较 大 的
影 响 ， 实际分 析 中不 能将其 忽 略 。 在 中国科学 院上海 技术 物理 研 究所 的刘西 钉等 人
曾分 析过 在 电流偏置 下 非致冷 红外 测辐 射热 计 的 自
图 １ 偏置电压线路
在 电压 偏置 下 ， 致 冷 红外 测辐 射 热 计 的响 应 非 率 。 输 出 电 流 的 变 化 Ｉ 为 与入 射 功 率 Ｐ ０的 比 ，
ｃ ＋Ｇ ｅ 叼 ０ Ｐｅ （ ０ １）
用 真空 封装 ， 则空 气 传 导 和对 流引 起 的热 损 失 可 以 忽 略 。若忽 略热 敏单 元 和周 围物 体 问 的热 辐 射 ， 则 热 敏元 的热 损失 主要来 自于热 敏单 元与 基板 问 的热 传 导 。此外 ， 非致 冷 红 外微 测 辐 射 热 计 是 一 种有 源 器件 ， 工作 时需 加偏置 电压 。因此 ， 电功 率产 生 的焦
率 的理 论结 果 。
即： （ ） 可表 示为 ： １式
。 ＝
１０
（） １
舅 。 ＝Ｉ Ａ ＝ ， Ｔ
（） ２
非致 冷红 外测辐 射 热计 的工 作 电路基 本 结构 如
图 １所示 ， １中 ，￡ 为外 加偏 置 电压 ， 图 ， ０ Ｒ是热 敏 电 阻 （ 加 偏 置 电 压 时 热 敏 电阻 Ｒ 的 阻值 为 Ｒ ） Ｒ 未 ， 为负 载 电阻 。
Ｓ ｉｎ ｅ Ｔｅ ｈ ｌｇ ｎ ｃｅ ｃ ｃ ｎｏｏ ｙ ａ ｄ Ｅｎｇｎ ｅ ｉ ｉ ｅ ｒｎｇ
通 信 技 术
电压偏置下考虑 了 自热效应的非致冷红 外测辐射热计响应率 的推导
余 荣
（ 州 物 理 研 究 所 ， 面 工程 技 术 国家 重 点实 验 室 ， 兰 表 兰州 ７ ００ ） ３ ０ ０
在外 加偏 置 电压 的作 用 下 ， 敏 电阻 温 度 升 热
２０ ０ ７年 ３月 ２ ６日收 到
高 ， 阻值 增 大 。设 热 敏 电 阻 温度 升 高 Ａ ， 值 变 电 Ｔ阻
维普资讯
３ ３ ５６
科
学
技
术
与
工
程
７卷
化为 Ａ Ａ ＜ Ｒ（ Ｒ ＜Ｒ） 则 流 过 负 载 Ｒ ， Ｌ的输 出 电流 Ｉ
Ｔ
热效 应对 器件 响 应率 的影 响 Ｊ 。但 在 实 际 应 用 中 ，
有时测试仪器是电压偏置 的， 例如我 所使用 的俄罗 斯 生产 的 Ａ Ｅ —０ ｓ Ｃ ３半导 体特 性测 试 系统 就 是 电压 偏 置 的 。因此 ， 为了便 于开 展相 关研究 ， 必要 补充 有
在 电压偏 置下 考虑 了 自热效 应 的红外 热探 测器 响应
得：
＝（ 。 ￡ ＡＴ一（ 。 Ｒ ） 尺 ＋Ｒ ） 尺 ＋ ￡
ｕｏ
ＡＲ
ａＲ。 ｕｏ
（） ４
热 敏单 元 吸收入 射 的红 外 辐 射 ， 分 使 自身 温 部
度 升高 ， 部分 通过 与外 界 的热 交换 损 失掉 。假设 采
将（ ） ９ 式代 入 （ ） ， ： ６式 得
摘
要
非 致 冷 红 外 测 辐 射 热 计 是 一种 有源 器 件 ， 作 时 器 件 的 自热 效 应 不 容 忽 略。 从 理 论 上 推 导 出 在 电压 偏 置 下 考 虑 了 工
自热效应 的非致冷红 外测辐射 热计响应 率的计算公式。 关键词 非致冷 测辐 射热计 电压 偏置 自热效应 响应率
为：
Ｒ ＋ＲＬ Ｒ。 ＋ＲＬ４ ＡＲ －
兰
由于 自热 功率 ＝ ，
所 以
一备 ㈩ （Ｒ － ）’ Ｉ
Ｒ ４ －
由电阻温 度系数 的定义式
ｌ△尺 Ｒ Ｔ’ — Ａ
—
乱＝
故有效 热 导
￣Ｕ ｔ￣ ２ Ｇ。 ＝ Ｇ ＿
…
。
警㈩
（） ９
设非致 冷 红外 微 测 辐 射 热 计 单 元 的 热 导 为 Ｇ ， 热容 为 Ｃ， 敏 薄 膜 的 红 外 吸 收 率 为 叼。设 入 射 红 热 外辐 照 是 频 率 为 ． 厂的振 幅 调 制 ， 率 为 Ｐ ＝Ｐ ｅ 功 ｏｊ ２
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第 ７卷 第 １ ４期 ２ ０ ０ ７年 ７月
１７ —８ ９ ２ ０ ）４３ ３ －３ ６ １１ １ （ ０７ １－５ ５０
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ． Ｎｏ １ Ｊ ｌ ０ ７ １７ ．４ ｕｙ２ ０
２ ７ Ｓ ｉＴｅ ｈ． ００ ｃ ． ｃ Ｅｎｇ ｇ ｎ．
中图法分类号Ｔ Biblioteka ５ 文献标 识码 Ｎ１；Ｂ
非致 冷红 外测 辐射 热计 的工 作原理 是 吸收 被探 测 物 的红外 辐射 ， 自身温度 发 生变化 ， 转变 为 电 使 并
阻 的变 化 ， 而在 一 定 的偏 置 电压 下 引 起 电 流 的变 从
化 （ 在一 定 的 偏 置 电 流下 ， 或 电压 发 生 变 化 ） 以此 ，
解方 程 （ ０ 式 ， １ ） 可得 ＡＴ的表达 式 ：
Ｇｆ ／ ＋ 竹 。 。 ｌ ４ 丁ｒ ｆ ￣ ｆ
（ １ 式 中 ，ｅ － Ｃ １） ＂ｆ ／ ＇ ｔ
，
… ，
是器 件 的有 效 热 响应 时 间
耳热 也会使 热 敏单 元 温 度 升 高 ， 电阻 增 大 。 由于 非 致 冷 红外微 测 辐射热 计通 常采 用桥 式结 构 降低器 件 的热 导 ， 得 自热效应 对器 件有 较 大 的影 响。 使