2 温度定标校正算法
(2) 两点温度定标算法
选择两个定标点1、2：
V ij ( 1 ) 1 N
V
ij
( 1 )
V ij ( 2 )
1 N
V
ij
( 2 )
第11章
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2 温度定标校正算法 (2) 两点温度定标算法 两点定标校正后的信号输出为 ：
V ( ) (V ij ( ) V ij ( 1 ))
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微测辐射热计非制冷红外热成像系统
第11章 微测辐射热计非制冷红 外热成像系统
第11章
微测辐射热计非制冷红外热成像系统
内容纲要：
11.1 系统的基本组成 11.2 UL 01 01 1型微测辐射热计 11.3 UL 01 01 1型微测辐射热计的驱动电路 11.4 TEC 温控电路 11.5 A/D数据转换电路 11.6 基本DSP和FPGA实时图像信号处理 11.7 非均匀性校正算法处理 11.8 红外图像增强 11.9 视频合成 11.10 红外热成像系统的质量评价
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11.3 UL01011型微测辐射热计的驱动电路
(2) 脉冲电压 3个脉冲电压：
RESET、MC、INT
它们用来驱动CMOS处理器的时序器
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表11.1 直流电压部分的技术指标要求
电子功 能 VDDA VDDL VBIAS_SUI FID VEBASAGE VSSA VSSL VDET VEB VGGOUT VPOL 偏置类型 固定 固定 固定 可调 可调 固定 固定 固定=VSSA 固定=VSSA 最优值 @300K 3.3V±25mV 3.3V±300m V 2.05V±25m V 依据测试报 告 依据测试报 告 0 V (地) 0 V (地) 0 V (地) 0 V (地) 未连接(1) 0 V (地) 范围值 最大电流 50mA 5mA 1mA 0.5 3.3V 0.01mA 1mA 50mA 5mA 1mA 0.01mA 最大RMS 噪声 模拟供电 数字供电 微测辐射热计偏置 微测辐射热计偏置 盲微测辐射热计偏置 模拟地 数字地 微测辐射热计偏置 盲微测辐射热计偏置 微测辐射热计偏置 微测辐射热计偏置常 数
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表11.2 脉冲信号源部分的技术指标要求
名称 MC
INT
功能 主时钟
积分时间调节（高 电平＝积分）
输入 输入
输入
负载
引脚 3
4
RESET(*)
LIGNE1(*)
复位探测器读出到 焦平面的第一行
高电平表示从 IRFPA第一行的模 拟输出有效
输入
输出 阻抗≥10KΩ 平行电容 ≤50pF 阻抗≥10KΩ 平行电容 ≤50pF
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；
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11.6 基于DSP和FPGA实时图像信号处理
图11.8 FPGA完成功能图
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11.4 TEC温控电路
图11.6 ADN8830温控电路原理图
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11.5 A/D数据转换电路
信号的幅值： 0.4~2.1V 输出频率： 5MHz
图11.7红外焦平面的输出信号
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'
A ij C
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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。
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2 温度定标校正算法
11.7 非均匀校正处理算法
1 概述
为什么要进行非均匀性校正？？
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11.7 非均匀校正处理算法
1 概述 探测器响应度的非均匀性（PRUN）定义：探 测单元在二分之一饱和辐射量下所输出的原始
响应信号与其平均值之比：
PRUN 1 VS 1 n

n 1
(V si V S ) , i 0 ,1 ......, n 1
2
i0
式中Vsi为探测器单元原始输出信号；Vs 为探测 器单元原始输出信号的平均值。
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11.7 非均匀校正处理算法
1 概述
算法分类：
温度定标校正算法
•一点温度定标算法 •两点温度定标算法
•多点温度定标算法
非线性校正算法 •分段线性算法 •自适应算法
•滤波算法
• 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。
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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 .
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11.3 UL01011型微测辐射热计的驱动电路
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11.3 UL01011型微测辐射热计的驱动电路
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11.3 UL01011型微测辐射热计的驱动电路
(1) 对来自石英晶振的信号进行倍频和分频，倍频 可以通过FPGA中的锁相环实现，结合输入的 RESETIN产生焦平面所需的脉冲驱动信号：MC、 INT、RESET；
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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
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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)
11.5 A/D数据转换电路
A/D芯片选择：
•采样率
•
•分辨率
>5MHz
•
•
UL01011的NETD一般为80~120mk
>14bit
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11.5 A/D数据转换电路
例：AD公司的型号为AD9240 的模数转换器
1)有可在内部采样保持的14位分级型模 ／数转换器、并行输出接口和数据缓冲器；
( )
N为焦平面单元总数
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2 温度定标校正算法 (1) 一点温度定标算法
任一单元的输出信号与平均输出信号的差值为：
V ij V ij ( ) V ij ( )
校正后任一单元的信号输出为：
V ij ( ) V ij ( ) V ij A ij B ij V ij
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11.7 非均匀校正处理算法
2 温度定标校正算法
S1
V()
S2

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2 温度定标校正算法 (1) 一点温度定标算法
入射辐照度为定标点 1,所有单元的输出信号Vij()进行 平均得
V ij ( ) 1 N
V
ij
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11.3 UL01011型微测辐射热计的驱动电路
图11.3 单元读出电路结构图
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11.3 UL01011型微测辐射热计的驱动电路
1. 驱动电路的性能参数要求： （1） 偏置电压 1) 6个固定的外接偏置电压，即电源供给VDDA、 VDDL和微测辐射热计偏置电压VDET、VBIAS-SUI、 和VEBASAGE 2) 2个可调的外接偏置电压VFID、VEB和2个地线 VSSA(模拟电路地)、VSSL(数字电路地)； 3) 热电恒温器的电源；
图11.5 焦平面驱动电路实现的功能框图
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11.3 UL01011型微测辐射热计的驱动电路
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11.4 TEC温控电路
TEC简介：
TEC是一个半导体P-N结器件，利用塞贝克效 应来制冷或加热。当TEC两端施加直流电压 时，TEC的一端就会发热，而另外一端制冷。 发热的一端称为“热端”，制冷的一端称为 “冷端”。
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11.2 UL01 01 1型微测辐射热计
焦平面 ： 320列×240行的两维阵列 每个像元的尺寸为45×45m2
敏感面积为14.410.8mm2
填充因子>80%
典型的热时间常数为4ms
材料的TCR约为0.025K-1。
Байду номын сангаас
第11章
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DATAVALI 高电平表明模拟输 D 出有效
输出
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第11章
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