[發明專利]一種紅外焦平面陣列暗場電流的補償電路及其補償方法

無效

• 申請號: 200710049358.3
• 申請日: 2007-06-22
• 公開（公告）號: CN101246047A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發明（設計）人: 呂堅;蔣亞東;江海;鐘紹華;曾強
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01J1/44
• 分類號: G01J1/44;G01D5/40
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及紅外焦平面熱像儀，具體涉及一種紅外焦平面陣列暗場電流的補償電路及其補償方法。

背景技術

紅外焦平面熱像儀是一種可探測目標的紅外輻射，并能通過光電轉換、電信號處理等手段，將目標物體的溫度分布圖像轉換成視頻圖像的設備，是集光、機、電等尖端技術于一體的高科技產品。它在軍事、空間技術、醫學以及國民經濟相關領域正得到日益廣泛的應用。因其具有較強的抗干擾能力，隱蔽性能好、跟蹤、制導精度高等優點，在軍事領域獲得了廣泛的應用。

紅外焦平面陣列(IRFPA)是紅外成像技術中獲取紅外圖像信號的核心光電器件，是一種集光電轉換和信號處理于一體的固體光電攝像器件，它一般由兩個基本結構組成：紅外探測器陣列和讀出電路。在美國、法國和英國等發達國家，單色紅外焦平面器件的技術已經基本成熟，256×256元碲鎘汞焦平面探測器已經裝備美國AGM-130空對地導彈，320×256元碲鎘汞焦平面探測器在歐洲Storm?Shadow/Scalp?E-G空對地巡航導彈上開始應用，256×256元InSb焦平面裝備了以色列箭-2反導系統及美國標準II-IVA導彈，640×512元InSb美國戰區高空區域防御系統攔截彈(THAAD)；640×480元InSb熱成像儀則裝備了F-22、V-22、F18-E/F等戰機。在向更大規模的凝視型面陣焦平面探測器、雙色探測器發展的歷程中，長波器件已達到640×480元的規模，中、短波器件達到了2048×2048的規模，長線陣的掃描型焦平面因其在空間對地觀測方面的需求受到了高度地重視。

讀出電路是一種專用的數模混合信號集成處理電路，其功能是對探測器感應的微弱紅外電信號進行前置處理(如積分、放大、濾波和采樣/保持等)及信號的并/串行轉換。目前主要有CCD型讀出電路CMOS型讀出電路。隨著CMOS工藝的不斷成熟、完善和發展，CMOS讀出電路因其眾多的優點而成為當今讀出電路的主要發展方向。國內的工藝水平還處于一個較低的發展水平上，電路的實現能力不能滿足設計的需要，這就使得讀出電路的發展水平較低，且國內對讀出電路的研究較少，缺乏成熟的經驗可以借鑒，因此開展這方面的工作是很有意義的。

在讀出電路中，敏感電阻的敏感電流是由于其兩端加上的偏壓而產生的，在無紅外輻射的情況下產生的電流，我們稱之為暗場電流。紅外輻射強度的改變會造成微測輻射熱計的溫度改變，從而使微測輻射熱計等效電阻改變，最終使產生的敏感電流發生變化。暗場電流是一種固有電流，通常情況下，熱敏電阻一般在10KΩ～1MΩ，偏置電壓一般在幾百毫伏到幾伏之間，因此其暗場電流一般在μA量級。而敏感電流對應著物體溫度的變化，通常情況下，物體溫度變化1℃，熱敏電阻變化0.01℃，被探測的熱敏電阻阻值的變化ΔR＝R_s×α×0.01，其中α為電阻溫度系數(TCR)，典型值為-0.02，可以看出ΔR將是一個很小的變化，由此造成的電流的變化在nA量級。因此相對于暗場電流，熱敏電流的變化是很小的。同時過高的暗場電流會使積分器電容很快飽和，失去積分器的作用。因此需要采用暗場電流補償的方式去除暗場電流使得流入積分器的電流為敏感電流。