一種用于熱釋電非制冷紅外焦平面探測器的測試評價裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于熱釋電非制冷紅外焦平面探測器的測試評價裝置，屬于紅外 成像系統(tǒng)技術領域。
【背景技術】
[0002] 紅外焦平面探測器組件是獲取目標景物紅外熱輻射信息的重要光電器件。按照探 測器的工作溫度高低可以將器件分成兩大類：工作時探測器敏感元溫度在-100°c及以下 的制冷型、工作時探測器敏感元溫度在室溫附近的非制冷型。非制冷紅外焦平面探測器的 原理（如圖1)是將人眼不可見場景的紅外輻射1，經(jīng)過透鏡2到達紅外焦平面探測器3轉 化為不同大小電信號4傳輸?shù)教綔y器外部提供其他電子部件進行處理。
[0003] 熱釋電非制冷紅外焦平面探測器是紅外焦平面探測器的一種，有功耗低、噪聲帶 寬小、探測器所需恒溫控制精度低等優(yōu)點，在目標與背景輻射強度發(fā)生較大變化時，可以實 現(xiàn)無間隔探測與瞄準；熱釋電非制冷紅外焦平面探測器不需要偏置電流，不存在探測器自 加熱溫差校正的問題，尤其適用野外環(huán)境。熱釋電非制冷紅外焦平面探測器由熱釋電探測 器芯片、CMOS讀出電路芯片、陶瓷管殼、半導體制冷器等構成。
[0004] 通常，非制冷紅外焦平面探測器（如圖2)主要由窗片8、帶腔體的管殼7、置于管 殼7腔體中的光電傳感器5、讀出電路6等幾個部分組成，通過光電傳感器5將紅外輻射轉 換為電信號，再由讀出電路6完成該信號的放大和傳輸，管殼7和窗片8組成的腔體保證探 測器的工作環(huán)境，并將讀出電路6的信號向外傳輸。
[0005] 要完成焦平面探測器的性能評價就是需要準確給出在黑體確定輸入能量所對應 的焦平面探測器的輸出信號12幅度，以及焦平面探測器的信號分布情況。如圖3,為完成這 個測量必須的幾個部分是光源黑體9、被測試的非制冷紅外焦平面探測器10、使得焦平面 探測器中讀出電路正常工作的驅動信號11、焦平面探測器的輸出信號12,完成供電和信號 調(diào)理的適配板13、適配板的驅動信號14、來自計算機采集的同步信號15,由這幾部分組成 的系統(tǒng)一般稱為通用紅外焦平面參數(shù)測試裝置。
[0006] 焦平面探測器輸出的放大信號16,安裝在計算機中的數(shù)據(jù)采集卡17、數(shù)據(jù)處理模 塊18、計算機系統(tǒng)模塊19、其他計算機通用模塊20。熱釋電非制冷紅外焦平面探測器作為 紅外焦平面探測器的一個主要種類，而完成對這種探測器的準確評價是必須的工作。但是 熱釋電非制冷焦平面探測器采用交流耦合工作模式，需要外界場景有間斷的變化。
[0007] 目前現(xiàn)成的測試焦平面測試評價系統(tǒng)均有一個共同點：不能同步驅動探測器并調(diào) 制光信號，也就不能正確采集熱釋探測器的輸出信號，從而不能將正確的數(shù)字信號送到計 算軟件中。不能得到正確的熱釋電紅外非制冷焦平面探測器對光信號的對應電信號，從而 無法對熱釋電探測器的性能進行測量和評價。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為解決難以對熱釋電探測器進行測量和評價等問題，本發(fā)明的目的在于提供一種 用于熱釋電非制冷紅外焦平面探測器的測試評價裝置，用以測試評價交流耦合工作模式的 非制冷紅外焦平面探測器光電性能。
[0009] 本發(fā)明通過下列技術方案實現(xiàn)：一種用于熱釋電非制冷紅外焦平面探測器的測試 評價裝置，包括光源黑體、適配板、數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)據(jù)處理模塊、計算機系統(tǒng)模塊和其他計算 機通用模塊，所述光源黑體與非制冷紅外焦平面探測器之間設置黑體輻射調(diào)制裝置，且黑 體輻射調(diào)制裝置與同步裝置電連接，同步裝置與數(shù)據(jù)采集預觸發(fā)裝置連接，數(shù)據(jù)采集預觸 發(fā)裝置通過非制冷紅外焦平面探測器輸出的放大信號與數(shù)據(jù)采集卡電連接。
[0010] 所述黑體輻射調(diào)制裝置為二元光學斬波器，該斬波器包括殼體和斬波片，該斬波 片上由阿基米德螺旋線分隔成打開區(qū)和遮擋區(qū)，其中，在遮擋區(qū)面向光線入射面設置有由 衍射圖案形成的衍射面，所述衍射圖案為若干組陣列且無相交部分的同心環(huán)帶組。同步裝 置將斬波片轉動的相位信息提取出來形成電信號，傳遞給后續(xù)的電路；斬波器實現(xiàn)黑體輻 射的調(diào)制，形成輻射的強弱周期性變化。
[0011] 所述同心環(huán)帶組中各環(huán)帶的徑向寬度從中心向外依次遞減，且環(huán)帶間的寬度也從 中心向外依次遞減。通過在遮擋型斬波器的斬波片的遮擋面制備衍射圖案，使斬波片在遮 擋期間，也能使探測器接收到景物均勻輻射，獲得實時景物的平均溫度數(shù)值而不成像，而斬 波片在打開期間使探測器收到一個高分辨率的景物圖像，這樣就能獲得觀察場景中的溫度 分布與觀察場景的平均溫度信號，極大減小斬波片遮擋期間和打開期間的溫度差異，并且 可以利用實時場景的平均溫度進行圖像校正，從而提高熱像儀的可成像的溫度動態(tài)范圍， 將熱釋電非制冷熱像儀的成像溫度范圍由原來的50°C提高到500°C，使得熱像儀的應用范 圍大幅度擴展。
[0012] 黑體輻射調(diào)制裝置的作用是將連續(xù)的黑體輻射轉變?yōu)殚g斷周期性的變化信號，使 得非制冷紅外焦平面探測器得到周期變化信號的輸入激勵，滿足輸入信號交流耦合到探測 器敏感元的目的；同步裝置的作用是將調(diào)制信號產(chǎn)生的時間點記錄下來，并進行整形；由 同步裝置形成的傳遞過來的信號經(jīng)過數(shù)據(jù)采集預觸發(fā)裝置實時到達數(shù)據(jù)采集外卡并數(shù)據(jù) 采集卡就緒，使得數(shù)據(jù)采集卡在通用焦平面參數(shù)測試裝置發(fā)出的采集控制時鐘下進行實時 采集，這樣數(shù)據(jù)采集卡上的實時數(shù)據(jù)可以根據(jù)預觸發(fā)來進行處理和計算，得到最終的熱釋 電非制冷焦平面探測器性能指標。
[0013] 測量和評價時，將非制冷紅外焦平面探測器安裝到適配板上，開啟光源黑體、適配 板、計算機系統(tǒng)模塊和其他計算機通用模塊（數(shù)據(jù)采集卡安裝在計算機內(nèi)部），黑體輻射調(diào) 制裝置開始轉動，同步裝置將同步信號發(fā)送到數(shù)據(jù)采集預觸發(fā)裝置，通知數(shù)據(jù)采集卡可以 就緒。適配板將驅動信號送給非制冷紅外焦平面探測器，非制冷紅外焦平面探測器對經(jīng)過 的黑體輻射調(diào)制裝置產(chǎn)生的輸出信號，該電信號經(jīng)過輸出放大后的放大信號到達數(shù)據(jù)采集 卡，數(shù)據(jù)采集卡依據(jù)適配板送來的脈沖信號對非制冷紅外焦平面探測器的模擬信號進行采 集。采集到的數(shù)字信號被計算機上的計算機系統(tǒng)模塊和其他計算機通用模塊所讀取并進行 計算。計算的依據(jù)是在確定入射光的能量下探測器對應的輸出電壓的平均信噪比以及信號 的分布均勻性。相同輸入的光是探測器產(chǎn)生的信號（放大倍數(shù)相同）噪聲之比越大，探測 器性能越優(yōu)良（NETD和響應率指標就越好）；在相同的信噪比下探測器的信號均勻性越高 表明探測器的使用價值越高（盲元和均勻性指標就越好）。
[0014] 本發(fā)明具備的優(yōu)點和效果：為了測試熱釋電非制冷紅外焦平面探測器的性能，本 發(fā)明采用在光源黑體和非制冷紅外探測器之間安裝了調(diào)制裝置，調(diào)制裝置對光源黑體的輻 射形成了間斷的變化，滿足了熱釋電非制冷紅外焦平面探測器需要調(diào)制的要求，并將交流 調(diào)制的同步信號送到信號采集板卡進行同步采集。在外部黑體的輻照下，輸出信號經(jīng)過采 集，進入計算機通過軟件完成了熱釋電非制冷紅外焦平面探測器的光電性能評價。
[0015] 本發(fā)明利用在光源黑體和被測試熱釋電非制冷紅外探測器之間增加輻射調(diào)制裝 置和同步裝置，使得紅外輻射被調(diào)制，滿足熱釋電探測器性能測試要求，解決了現(xiàn)有技術不 能對熱釋電非制冷紅外焦平面探測器進行測試和評價的問題，使得熱釋電非制冷紅外探測 器的規(guī)模化生產(chǎn)成為可能，降低了測試成本，為非制冷紅外焦平面探測器的廣泛應用奠定 了基礎。
【附圖說明】
[0016] 圖1為非制冷焦平面探測器的工作原理示意圖；
[0017] 圖2為非制冷紅外焦平面探測器的結構示意圖；
[0018] 圖3為傳統(tǒng)的紅外焦平面參數(shù)測試系統(tǒng)；
[0019] 圖4為用于熱釋電非制冷紅外焦平面探測器的測試評價裝置；
[0020] 圖5為黑體輻射調(diào)制裝置的結構示意圖；
[0021] 圖6為斬波片的局部放大圖。
[0022] 其中：1_紅外輻射、2-透鏡、3-紅外焦平面探測器、4-電信號、5-光電傳感器、 6_讀出電路、7-管殼、8-窗片、9-光源黑體、10-非制冷紅外焦平面探測器、11-驅動信號、 12-輸出彳目號、13-適配板、14-驅動彳目號、15-同步彳目號、16-放大彳目號、17-數(shù)據(jù)米集卡、 18-數(shù)據(jù)處理模塊、19-計算機系統(tǒng)模塊、20-其他計算機通用模塊、21-黑體輻射調(diào)制裝置、 22-同步裝置、23-數(shù)據(jù)采集預觸發(fā)裝置、24-殼體、25-斬波片、26-打開區(qū)、27-遮擋區(qū)。
【具體實施方式】
[0023] 下面通過實施例和附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0024] 實施例1
[0025] 光電傳感器5采用鈦酸鍶鋇（BST)陶瓷制備。
[0026] 如圖