本文關(guān)鍵詞：碲鎘汞長波紅外焦平面器件讀出后處理技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：實現(xiàn)對長波紅外焦平面器件讀出后信號的處理,對于提升長波紅外焦平器件實驗系統(tǒng)的信噪比具有重要的意義。本課題致力于基于碲鎘汞長波紅外焦平面器件讀出后處理技術(shù)研究,對解決碲鎘汞長波紅外焦平面器件暗電流對系統(tǒng)長積分時間要求的限制問題的方法展開了探討。在新一代地球同步軌道三軸穩(wěn)定衛(wèi)星平臺遙感儀器的研制要求中,對碲鎘汞長波紅外焦平面器件需求依然迫切。但由于長波波段的背景輻射較強,長波紅外焦平面器件暗電流比較大,焦平面器件還未達到系統(tǒng)需求的積分時間,其積分電容就已經(jīng)達到飽和。因此為滿足系統(tǒng)長積分時間的要求,研究碲鎘汞長波紅外焦平面器件讀出后處理技術(shù)具有重要意義。由于長波紅外焦平面器件的暗電流會限制長波焦平面器件的積分時間,本文對產(chǎn)生暗電流的四種物理機制,建立了相應(yīng)的電流機制模型,探討了長波紅外焦平面器件輸出信噪比與積分時間的平方根存在正比的關(guān)系。針對長波紅外焦平面器件的實驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu),給出了相應(yīng)的信息處理方案及處理流程。通過對延長長波紅外焦平面器件實驗系統(tǒng)的等效積分時間的不同技術(shù)的探討,說明了多幀累加技術(shù)在長波紅外焦平面器件讀出后處理技術(shù)中的可行性,建立多幀累加平均技術(shù)提高焦平面器件實驗系統(tǒng)信噪比的數(shù)學(xué)模型,著重分析了不同噪聲對多幀累加提高信噪比的影響。從低噪聲需求角度出發(fā),設(shè)計完成了一套與碲鎘汞長波紅外焦平面器件相匹配的信息獲取電路,包括焦平面器件驅(qū)動脈沖設(shè)計,模擬信號調(diào)理電路設(shè)計,片上數(shù)據(jù)處理設(shè)計,信號傳輸與存儲模塊設(shè)計。并建立相應(yīng)的噪聲模型,通過實驗完成了信息獲取電路的噪聲測試。搭建了碲鎘汞長波紅外焦平面器件實驗系統(tǒng)的實驗平臺,完成了長波紅外焦平面器件的暗電流、時間噪聲及信噪比等部分性能參數(shù)的測試。實現(xiàn)了對長波紅外焦平面器件讀出后的信號的多幀累加處理,驗證了不同狀態(tài)下多幀累加技術(shù)提高焦平面器件系統(tǒng)信噪比以及降低噪聲等效溫差的效果。
【關(guān)鍵詞】：長波紅外 焦平面器件 信噪比 多幀累加
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN215
【目錄】：

• 致謝4-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-21
• 1.1 課題背景及意義11
• 1.2 紅外探測器的發(fā)展11-15
• 1.3 紅外探測器的噪聲及信噪比分析15-20
• 1.3.1 紅外探測器噪聲分析15-19
• 1.3.2 紅外探測信噪比分析19-20
• 1.4 課題研究的內(nèi)容與章節(jié)安排20-21
• 2 需求與關(guān)鍵技術(shù)分析21-31
• 2.1 焦平面器件讀出后處理需求分析21
• 2.2 長波紅外焦平面器件信號處理流程21-24
• 2.3 多幀累加技術(shù)24-29
• 2.4 本章小結(jié)29-31
• 3 長波紅外焦平面器件讀出后處理硬件電路設(shè)計31-51
• 3.1 長波紅外焦平面器件實驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)31-32
• 3.2 信息獲取硬件電路基本概述32-33
• 3.3 信息獲取及處理硬件電路設(shè)計與實現(xiàn)33-38
• 3.3.1 電源模塊設(shè)計33
• 3.3.2 焦平面器件偏置電路及驅(qū)動脈沖設(shè)計33-35
• 3.3.3 信號調(diào)理電路設(shè)計35-38
• 3.3.4 PCB設(shè)計38
• 3.4 信號調(diào)理電路的噪聲分析38-40
• 3.5 模數(shù)轉(zhuǎn)換40-43
• 3.6 FPGA信息處理模塊設(shè)計43-48
• 3.7 數(shù)據(jù)采集與傳輸設(shè)計48-50
• 3.8 本章小結(jié)50-51
• 4 技術(shù)實現(xiàn)與實驗及結(jié)果分析51-75
• 4.1 實驗方法及原理概述51-52
• 4.1.1 信息獲取電路空板噪聲測試方案51
• 4.1.2 焦平面器件信號獲取及處理實驗方案51-52
• 4.2 信息獲取電路板噪聲性能測試52-55
• 4.3 焦平面器件性能測試55-61
• 4.3.1 焦平面器件暗電流56-59
• 4.3.2 焦平面器件時間噪聲及信噪比59-61
• 4.4 多幀累加技術(shù)對系統(tǒng)信噪比的影響61-74
• 4.4.1 焦平面器件系統(tǒng)噪聲來源61-63
• 4.4.2 多幀累加平均技術(shù)的實現(xiàn)63-71
• 4.4.3 多幀累加技術(shù)對焦平面器件噪聲等效溫差的影響71-74
• 4.5 本章小結(jié)74-75
• 5 總結(jié)與展望75-77
• 5.1 總結(jié)75-76
• 5.2 展望76-77
• 參考文獻77-80
• 作者簡介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果80

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：碲鎘汞長波紅外焦平面器件讀出后處理技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：436538