【摘 要】
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该课题的目标是研制低成本的非致冷红外热像仪.作者的工作主要围绕非致冷凝视型红外热像仪的设计、制造、测试等方面来进行.作者采用进口的非致冷焦平面,完成了非致冷凝视型
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该课题的目标是研制低成本的非致冷红外热像仪.作者的工作主要围绕非致冷凝视型红外热像仪的设计、制造、测试等方面来进行.作者采用进口的非致冷焦平面,完成了非致冷凝视型红外热像仪的原型机的研制工作.作者的主要工作包括:(1)在分析非致冷凝视型焦平面(Uncooled Focal Plane Array,UFPA)的工作原理的基础上,提出了有脉冲偏压或者大辐射信号的微测热辐射计工作模型,并给出了微测热辐射计性能的数值计算.(2)我们研制的TEC控制电路,保证了UFPA的温度稳定在±0.01℃内.然后在模拟温度控制器成功的基础上,将其数字化.采用单片机可以完成温度采样、PID计算、TEC电压输出.数字PID温度控制器的优点是控制方法比较灵活,适合于对不同类型的TEC进行最优化控制研究,长期工作稳定性大大优于模拟温度控制器.(3)设计了满足要求的10MHz上升和下降时间都小于10ns的高精度3.3V晶振,其波形接近于方波,其过冲小于0.8V.能够满足高速ADC和UFPA的要求.采用大规模逻辑电路的复杂可编程逻辑器件(Complex programmable logical device,CPLD)完成UFPA的时序控制信号的设计,以利于产品的小型化,也有利于热像仪成本的降低.(4)分析了目前普遍采用的基于参考源和基于场景的非均匀性校正方法,从降低仪器的复杂性和成本的角度考虑,在红外热像仪中宜采用两点校正法.采用TI的数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)TMS320C6711完成两点法非均匀性的实时校正.(5)在设计红外热像仪前对UFPA进行测试,取得相关的数据非常重要.而PulseInstruments,L umitron and Electro Optical Industries Inc.等公司的商用测试设备价格昂贵.作者提出了一套低成本的UFPA性能参数测量系统的设计方法.该UFPA测试系统为非致冷热像仪的设计提供必须的数据.该测试系统也缩短了产品的研发周期.
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