非制冷红外焦平面探测器阵列热响应时间测试系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种非制冷红外焦平面探测器阵列热响应时间测试系统及方法，其中测试系统包括黑体辐射源、电子光阑、探测器芯片板、NI板卡和PC机，黑体辐射源采用PID算法对黑体进行精确控温，并且在电子光阑后面加上光闸解决光阑片干涉使得光阑孔不能为0的问题；本发明专利技术对非制冷红外探测器的有效帧频进行测试和评估，具有实用性广、准确度高、抗干扰能力强、稳定性好、测试效率快、无需单独制作样品的优势。无需单独制作样品的优势。无需单独制作样品的优势。

【技术实现步骤摘要】
非制冷红外焦平面探测器阵列热响应时间测试系统及方法


[0001]本专利技术涉及红外探测器
，特别涉及到一种非制冷红外焦平面探测器阵列热响应时间测试系统及方法。

技术介绍

[0002]目前非制冷红外探测器的主流技术是微测辐射热计技术,非制冷红外成像技术以成本低、尺寸小、功耗低及寿命长等优点在军用国防装备和商用领域获得了广泛应用，热响应时间作为其关键指标，本质上是传感器的参数，用于表征像元对入射辐射的响应快慢，当照射到探测器的入射辐射发生变化时，探测器的输出需要一定时间才能上升或下降至与辐射功率相对应的稳定值。
[0003]热响应时间的数学定义是，像元从初始温度升至稳定温度与初始温度之差的(1
‑
1/e)所需的时间，或像元从稳定温度降至稳定温度与终点温度之差的1/e所需的时间；热响应时间越短，像元越能快速反映(升高或降低)场景的实际温度，在器件成像时越不容易出现动态目标的拖尾或边界模糊现象。因此，准确测试出非制冷红外焦平面探测器的热响应时间对于评价红外焦平面的探测器的性能，指导改进探测器的设计制造及工艺水平以及明确探测器的适用范围至关重要。目前，热响应时间测试方法主要分为像元级测试和焦平面级测试两种。这些测试方法都是用斩波器来调制黑体发出的红外辐射，使直流信号变为交流信号，但是通常情况下，会引进环境噪声对测试结果产生影响。
[0004]因此，需要提供一种新型的非制冷红外焦平面探测器阵列热响应时间的测试系统及测试方法来保证测试结果的准确性，排除环境噪声对测试结果产生的影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种非制冷红外焦平面探测器阵列热响应时间测试系统及方法，通过将光学斩波器替换为电子光阑达到对红外辐射调制的目的，进而专利技术出一种准确可靠的测量非制冷红外焦平面探测器阵列热响应时间的测试系统及其测试方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本申请提供了如下技术方案：
[0007]本专利技术一种非制冷红外焦平面探测器阵列热响应时间测试系统，所述测试系统包括黑体辐射源、电子光阑、探测器芯片板、NI板卡和PC机，所述黑体辐射源、电子光阑、探测器芯片板、NI板卡和PC机依次连接组成光路系统，所述光路系统放置在光学平台上，其中，所述黑体辐射源用于控制温度调节辐射功率；所述电子光阑紧靠在所述黑体辐射源之后，通过外部控件用于控制光阑的闭合；所述黑体辐射源的辐射功率经所述电子光阑调制后与所述探测器芯片板发生响应输出图像，所述探测器芯片板包括光学镜头和被测探测器组件，所述NI板卡与所述PC机连接后进行数据采集并且处理得到所述探测器芯片板的热响应时间。
[0008]本专利技术一种非制冷红外焦平面探测器阵列热响应时间测试系统，其中所述黑体辐
射源用来提供目标红外辐射，通过温度传感器采集温度信息，通过温控器采用PID控制算法对黑体进行精确控温。
[0009]本专利技术一种非制冷红外焦平面探测器阵列热响应时间测试系统，其中所述黑体辐射源的温度控制范围为5℃到70℃，控温精度位0.01℃。
[0010]本专利技术一种非制冷红外焦平面探测器阵列热响应时间测试系统，其中所述电子光阑通过机械运动的形式对光强进行调制,具体通过控制开放的光阑半径来改变光阑的通光孔径，从而实现光信号的调制。
[0011]本专利技术一种非制冷红外焦平面探测器阵列热响应时间测试系统，其中所述电子光阑采用6片1/3圆环形光阑片循环叠加。
[0012]一种非制冷红外焦平面探测器阵列热响应时间测试方法，所述测试方法基于上述权利要求任意一种非制冷红外焦平面探测器阵列热响应时间测试系统，所述测试方法包括以下步骤：
[0013]S1：搭建测试平台；
[0014]S2：测量探测器的直流响应；
[0015]S3：测量不同斩波频率下被探测器组件的响应；
[0016]S4：模拟频率响应曲线；
[0017]S5：计算热响应时间。
[0018]本专利技术一种非制冷红外焦平面探测器阵列热响应时间测试方法，其中所述步骤S1具体为：将所述黑体辐射源、电子光阑、探测器芯片板、NI板卡和PC机设备进行连接后，调整黑体辐射源与被测探测器组件的平面距离，确保黑体辐射源与光学镜头平面间距使聚焦后的成像清晰，并使得光学镜头处于辐射正中央；调整电子光阑位置，确保通过电子光阑的黑体辐射可均匀辐射到被测探测器组件上，确认无误后上电启动。
[0019]本专利技术一种非制冷红外焦平面探测器阵列热响应时间测试方法，其中所述步骤S4具体为：通过离散典型频率数据点拟合方式还原完整的频响曲线，而离散点是各个频率下的响应，通过拟合模型公式的方式得到微测辐射热热计的频响曲线。
[0020]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0021]本专利技术一种非制冷红外焦平面探测器阵列热响应时间测试系统及方法，测试系统由黑体辐射源、电子光阑、探测器芯片板、NI板卡和PC机构成，系统中黑体辐射源采用PID算法对黑体进行精确控温，并且在电子光阑后面加上光闸解决光阑片干涉使得光阑孔不能为0的问题；通过数据采集卡采集不同光阑闭合频率下的探测器响应值，进行拟合得到探测器的频率响应曲线；通过截止频率定义即可得到探测器的热响应时间；可以对非制冷红外探测器的有效帧频进行测试和评估，具有实用性广、准确度高、抗干扰能力强、稳定性好、测试效率快、无需单独制作样品等优点。
[0022]下面结合附图对本专利技术一种非制冷红外焦平面探测器阵列热响应时间测试系统及方法作进一步说明。
附图说明
[0023]图1为本专利技术一种非制冷红外焦平面探测器阵列热响应时间测试系统的组成结构图；
[0024]图2为本专利技术一种非制冷红外焦平面探测器阵列热响应时间测试系统的电子光阑结构图。
[0025]其中：1为黑体辐射源，2为电子光阑，3为探测器芯片板，4为NI板卡，5为PC机，21为步进电机，22为光阑片，23为光阑座，24为光闸。
具体实施方式
[0026]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步地详细说明。
[0027]为了彻底了解本专利技术实施例，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本专利技术实施例的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本专利技术的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本专利技术还可以具有其他实施方式。
[0028]本实施例的非制冷红外焦平面探测器阵列热响应时间测试系统结构如图1所示，图1为本专利技术一种非制冷红外焦平面探测器阵列热响应时间测试系统的组成结构图；图中的测试系统包括黑体辐射源1、电子光阑2、探测器芯片板3、NI板卡4和PC机5，所述黑体辐射源1、电子光阑2、探测器芯片板3、NI板卡4和PC机5依次连接组成光路系统，该光路系统放置在光学平台上，其中，黑体辐射源1用于控制温度调节辐射功率；电子光阑2紧靠在所述黑体辐射源1之后，通过外部控件用于控制光阑的闭合；黑体辐射源1的辐射功率经电子光阑2调制后与探测器芯片板3发生响应输出图像，所述探测器芯片板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非制冷红外焦平面探测器阵列热响应时间测试系统，其特征在于，所述测试系统包括黑体辐射源(1)、电子光阑(2)、探测器芯片板(3)、NI板卡(4)和PC机(5)，所述黑体辐射源(1)、电子光阑(2)、探测器芯片板(3)、NI板卡(4)和PC机(5)依次连接组成光路系统，所述光路系统放置在光学平台上，其中，所述黑体辐射源(1)用于控制温度调节辐射功率；所述电子光阑(2)紧靠在所述黑体辐射源(1)之后，通过外部控件用于控制光阑的闭合；所述黑体辐射源(1)的辐射功率经所述电子光阑(2)调制后与所述探测器芯片板(3)发生响应输出图像，所述探测器芯片板(3)包括光学镜头和被测探测器组件，所述NI板卡(4)与所述PC机(5)连接后进行数据采集并且处理得到所述探测器芯片板(3)的热响应时间。2.根据权利要求1所述的非制冷红外焦平面探测器阵列热响应时间测试系统，其特征在于，所述黑体辐射源(1)用来提供目标红外辐射，通过温度传感器采集温度信息，通过温控器采用PID控制算法对黑体进行精确控温。3.根据权利要求1所述的非制冷红外焦平面探测器阵列热响应时间测试系统，其特征在于，所述黑体辐射源(1)的温度控制范围为5℃到70℃，控温精度位0.01℃。4.根据权利要求1所述的非制冷红外焦平面探测器阵列热响应时间测试系统，其特征在于，所述电子光阑(2)通过机械运动的形式对光强进行调制,具体通过控制开放...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐迎春，褚楚，阚劲松，沙长涛，张红，
申请(专利权)人：中国电子技术标准化研究院，
类型：发明
国别省市：