非制冷红外焦平面阵列信号读出电路设计与分析

CIOMP OpenIR

	非制冷红外焦平面阵列信号读出电路设计与分析
	吴世强
学位类型	硕士
导师	李桂菊
	2018
学位授予单位	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
学位授予地点	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
学位名称	硕士
关键词	红外成像非均匀性校正读出电路
摘要	红外热成像技术是当今夜视技术的重要组成部分。非制冷红外成像仪凭借其体积小、重量轻、容易便携等优点已经成为当今红外热成像技术的发展重点。在物联网与计算机视觉蓬勃发展的今天,非制冷红外成像技术将会承担更多的目标探测功能。非制冷红外成像仪的核心部件为非制冷红外焦平面阵列及其读出电路,其中读出电路主要是完成焦平面像元电学特性变化的转换、放大、采样、输出等功能。根据非制冷红外热成像技术的基本原理,本文首先介绍了红外热成像理论,为读出电路的设计与分析提供理论基础。本文所提出的读出电路由偏置电路模块、CTIA积分放大模块、采样保持模块和时序控制模块组成。在对比了电压偏置与电流偏置两类偏置方式后,本文选择了线性范围更大的电流偏置方式作为读出电路的偏置电路。本文还分析了5种积分放大电路的优缺点和应用范围,最后选择了电容反馈跨阻放大器(CTIA)作为读出电路的积分放大模块。为了抑制读出电路输出信号所含有的低频噪声,本文采用了基于相关双采样策略的采样保持电路。最后通过仿真验证了此读出电路的可行性。本文还对所设计的读出电路进行噪声分析。在改变偏置电流大小、积分时间长短的情况下分析了系统性能。为实际工程中电路相关参数的选择提供了理论基础,针对实际系统的帧率、输出强度、温度分辨率选择合理的电路参数。本文对非制冷红外焦平面阵列像元响应的非均匀性进行了分析,介绍了两类常用的校正方法,并提出了基于偏置电流的非制冷焦平面非均匀性校正方法,完成对像元初始阻值和吸收效率差异的校正。对校正方法进行了仿真验证。
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/61581
专题	中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	吴世强. 非制冷红外焦平面阵列信号读出电路设计与分析[D]. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所). 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所),2018.

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