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红外焦平面性能评价标准的建立及其测试平台的设计

作　者: 侯婷
导　师: 顾国华
学　校: 南京理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 红外焦平面阵列 噪声等效温差 调制传递函数 最小可分辨温差 非均匀性评价指标
分类号: TN215
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


近几年来,红外热成像技术已在军事和民用领域崭露头角,而随着红外技术应用面越来越广,准确地评价红外焦平面阵列的性能,对于成像器件的研制和使用都十分重要。作为成像系统的核心器件,红外焦平面阵列的性能直接影响到整个成像系统,所以,搭建一个有效的红外焦平面阵列性能参数测试平台,无论从评价红外焦平面性能还是支撑图像处理算法,都显得很重要。围绕这些问题,本文将首先通过参考目前各类刊物所发表的学术成果,结合相关项目开发中的经验,提出了新的红外焦平面性能评价标准的建议方案,在理论上对于几个较为重要的评价标准进行了改进,如像元响应率、噪声等效温差NETD、调制传递函数MTF、最小可分辨温差MRTD以及非均匀指标NU,对其测试原理和测试方法展开了研究,并在此理论分析的基础上,实现了一种基于C++builder软件平台的红外焦平面阵列性能参数测试系统,主要完成了：①提供红外焦平面阵列正常工作时所需的时序信号以及偏置电压；②对于红外焦平面阵列的模拟电压信号及图像的行频、帧频信号进行实时采集,将探测器的模拟信号进行A/D转换并存储至PC机设备中；③通过软件分析处理模块统计分析得出相应的焦平面特性参数并加以显示和储存结果,最终通过测试实验,分析实验结果以验证本论文中对于IRFPA性能标准的建立所提出的改进意见的正确性。经过实验证明,本文提出的新的测试标准建议方案,相较于现有的国家标准更为完善,开发的测试系统工作稳定,且达到了较好的效果。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-10
  1.1 课题研究的背景及意义  7-8
  1.2 红外焦平面性能参数测试系统国内外研究现状及发展  8-9
  1.3 本论文主要完成的工作  9-10
2 IRFPA性能评价标准的改进及测试方法的理论研究  10-31
  2.1 红外焦平面阵列测试的基本理论  10
  2.2 红外焦平面阵列器件的性能评价新标准的建立  10-20
    2.2.1 无效像元  11-12
    2.2.2 像元响应电压  12-13
    2.2.3 像元噪声电压  13
    2.2.4 像元响应率  13-14
    2.2.5 噪声等效温差NETD  14-15
    2.2.6 调制传递函数MTF  15-16
    2.2.7 最小可分辨温差MRTD  16
    2.2.8 红外热成像系统的非均匀性评价指标  16-19
    2.2.9 红外热成像系统对于运动目标的探测性能  19-20
  2.3 改进后的红外热成像系统性能参数的测试方法研究  20-31
    2.3.1 测试用光学系统分析  20-22
    2.3.2 响应电压测试方法  22-23
    2.3.3 噪声等效温差NETD的测试方法  23-25
    2.3.4 调制传递函数MTF的测试方法  25-27
    2.3.5 最小可分辨温差MRTD的测试方法  27-29
    2.3.6 红外焦平面非均匀性NU的测试方法  29
    2.3.7 红外焦平面对于运动目标的性能测试平台的构想  29-31
3 红外焦平面性能参数测试系统的设计  31-47
  3.1 系统的需求分析  31
  3.2 系统方案与框架设计  31-33
  3.3 测试系统的硬件部分设计  33-41
    3.3.1 探测器驱动模块设计  33-39
    3.3.2 数据采集模块  39-41
  3.4 基于C++ builder的测试系统软件部分设计  41-47
    3.4.1 C++ builder 6.0的简介  41
    3.4.2 基于C++ builder的测试系统界面设计  41-43
    3.4.3 测试系统软件部分关键模块设计  43-47
4 测试系统的软件仿真与实验结果验证  47-57
  4.1 无效像元、像元响应率、平均噪声电压的测试结果分析  47-48
  4.2 噪声等效温差NETD的测试结果分析  48-50
  4.3 调制传递函数MTF曲线的测试结果分析  50-53
  4.4 最小可分辨温差MRTD测试结果分析  53-54
  4.5 非均匀性评价标准NU的测试结果分析  54-57
5 总结与展望  57-59
致谢  59-60
参考文献  60-63
附录  63

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 红外技术及仪器 > 红外探测、红外探测器
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