[發明專利]一種熱敏電阻型紅外探測器噪聲測試系統及方法

有效

• 申請號: 201810695259.0
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN108981934B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 田廣;徐慶安;邵逸愷;呂志強;楊宇;劉旭力;趙曉雨;李松;李慧;曹振
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G01J5/20
• 分類號: G01J5/20
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 武瑩

本發明涉及一種熱敏電阻型紅外探測器噪聲測試系統及測試方法，針對錳鈷鎳氧化物紅外探測器的結構特點，在詳細分析噪聲模型的基礎上，設計了其不同偏壓下噪聲測試方法和相應測試系統的設計方案。與現有技術相比，本發明系統可以準確測試紅外探測器噪聲時域信號和頻域信號，提取范圍內帶頻噪聲、點頻噪聲、爆裂噪聲的幅度、特征頻率等信息，也可以切換不同偏置電壓，進行不同偏壓下噪聲的測試分析，通過測試不同偏壓下的噪聲系數，可用于提前剔除存在疑點的探測器。

技術領域

本發明涉及一種熱敏電阻型紅外探測器噪聲測試新方法，適用于熱敏電阻型紅外探測器的噪聲測試。

背景技術

熱敏電阻型紅外探測器是紅外地球敏感器的核心元件，其質量決定整個衛星姿態測量精度，用于將入射的紅外輻射轉換為另一種可測量的物理量。其質量是決定整個衛星姿態測量精度的核心要素，尤其是長時間在軌工作的質量及可靠性。由錳、鈷、鎳氧化物制成的負溫度系數熱敏電阻型紅外探測器是一種溫度敏感器件。當熱輻射投射到熱敏電阻材料上時，引起材料溫度升高，材料電阻阻值隨之下降。

由于熱敏電阻型紅外探測器元件制造過程工藝復雜，技術難點大，可靠性要求嚴格，目前針對該類器件的研究主要集中在器件結構、薄片制作工藝與電氣特性等方面，噪聲機理及測試方法是目前應該主要關注的領域。

目前國內研究的測試平臺多采用通用儀器設備來搭建，在紅外探測器工作偏壓下提取紅外探測器噪聲點頻值或觀察噪聲時域均方根值和峰峰值。在實際使用過程中，對該種探測器失效模式進行分析可知，低頻噪聲的突然增大是該類紅外探測器主要失效模式，且噪聲變大與熱敏電阻薄片內引極界面存在接觸缺陷或晶格缺陷有關，目前通用的測試手段無法剔除該類型器件。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足之處，提供一種更全面的噪聲測試方法，該方法不僅可以剔除內部界面存在缺陷的探測器，還可以對探測器的噪聲性能有一個更加全面的分析，并在一定程度上對探測器的噪聲的發展趨勢做一個預估。

本發明目的通過如下技術方案予以實現：一種熱敏電阻型紅外探測器噪聲測試系統，包括適配器、放大電路、噪聲采集分析系統、屏蔽蓋，其中：

適配器，為待測熱敏電阻紅外探測器提供測試接口，并根據外部指令控制產生偏置激勵，激發出熱敏電阻型紅外探測器的低頻噪聲，實現多個熱敏電阻紅外探測器噪聲同時測量；

放大電路，接收熱敏電阻型紅外探測器產生的低頻噪聲后進行放大，產生低頻噪聲送至噪聲采集分析系統；

噪聲采集分析系統，接收放大后的低頻噪聲，進行頻域分析、時域分析；

屏蔽蓋，將熱敏電阻型紅外探測器在進行測試時與外界環境進行電磁隔離、振動隔離；所述的熱敏電阻型紅外探測器包括熱敏電阻薄片、探測器管殼、連接電極、探測器對外接口，熱敏電阻薄片為探測器核心敏感元件，接收外部偏置電壓信號后將輸入的輻射信號轉化為可測的電阻變化信號，并送至對外接口，探測器管殼將熱敏電阻薄片與外界環境真空隔離，連接電極連接熱敏電阻薄片、對外接口，對外接口接收外部偏置電壓信號，并輸出電阻變化信號作為探測器信號。

所述的低噪聲前置放大器模塊的放大倍數為500倍，低噪聲為5～100Hz內等效輸入噪聲電壓小于0.3μV。

所述的主放大器選用SIM910JFET型低噪聲放大器。

所述的噪聲采集分析系統中的噪聲采集模塊為16通道16bit數據采集。

所述的放大電路，包括低噪聲前置放大器模塊、主放大器，低噪聲前置放大器模塊接收熱敏電阻型紅外探測器產生的低頻噪聲后進行固定倍數的低噪聲放大，主放大器根據外部指令要求對低噪聲前置放大器模塊放大后的低頻噪聲，進行放大倍數可調的二次放大后并將低頻噪聲送至噪聲采集分析系統。

所述的噪聲采集分析系統，包括噪聲采集模塊、噪聲頻域分析模塊、時域分析模塊，其中：