[发明专利]一种红外焦平面阵列器件的测试装置及其测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及红外探测技术领域，具体涉及一种新型通用的红外焦平面阵列器件测试装置及其测试方法。

背景技术

红外成像是多学科、多领域技术综合发展的产物，其关键技术包括：红外敏感材料、半导体器件工艺、集成电路设计、封装技术、测试技术和真空技术等。近年来，伴随各门技术的快速发展，红外成像技术也得到了迅速发展，在民用和军用方面得到了广泛的应用。红外焦平面阵列(IRFPA)是凝视型红外热成像系统的核心器件，其性能直接关系到红外热像仪的性能评价和图像处理算法的优化。搭建一个有效的红外焦平面阵列器件性能参数测试平台是对红外焦平面阵列器件进行准确评价的前提；同时，红外焦平面阵列性能参数及数据统计特征是进行红外成像图像处理的重要依据，图像处理算法的效果，除了与算法本身有一定关系外，还与图像的数据特征直接相关。因此，红外焦平面阵列器件性能参数测试，对于器件设计制造者和热成像系统的设计者来说都有着非常重要的指导意义。

与单元红外探测器不同，红外焦平面阵列不仅能将热辐射转化为微弱的电信号，而且还带有读出电路(ROIC)，能将获取的面阵信号经一定的方式输出。因此对红外焦平面阵列的参数评价与对单元红外探测器的参数评价有着很大不同，除了要对每个探测器像元的性能进行评估外，还应对红外焦平面阵列的性能有整体的评价参数。

红外焦平面阵列器件特性参数测试标准是1998-07-18发布，1999-05-01开始实施的中华人民共和国国家标准GB/T 17444-1998《红外焦平面阵列特性参数测试技术规范》，该规范系统性地给出了用于评价红外焦平面阵列的参数定义和测试方法，对红外成像器件的研究和应用很有意义。主要通过以下指标描述红外焦平面阵列性能参数：

(1)像元响应率：焦平面在一定帧周期或行周期条件下在动态范围内像元每单位辐照功率产生的输出信号电压。

(2)无效像元，包括死像元和过热像元。死像元：像元响应率小于平均响应率10％的像元。过热像元：像元噪声电压大于平均噪声电压10倍的像元。

(3)像元噪声电压：焦平面在背景辐照条件下像元输出信号电压涨落的均方根值。

(4)噪声等效温差：平均噪声电压与目标温差产生的信号电压相等时该温差称为噪声等效温差。

(5)像元探测率：单位辐照投射到单位面积的像元上，在单位带宽内获得的信噪比。

(6)动态范围：饱和辐照功率与噪声等效辐照功率之比。

(7)光谱响应范围：相对光谱响应为0.5时，所对应的入射辐照最短波长与最长波长之间的波长范围。

发明内容

本发明所要解决的问题是：如何提供一种红外焦平面阵列器件的测试装置及其测试方法，该测试装置及测试方法可直接测试各种红外焦平面阵列器件，方便、快速、准确地提供各种性能参数。

本发明所提出的技术问题是这样解决的：提供一种红外焦平面阵列器件的测试装置，其特征在于，包括辐射源与焦平面阵列模块、驱动控制模块和数据采集处理模块，其中：

①辐射源与焦平面阵列模块包括：

一红外辐射源：提供具有较高发射率、良好稳定性、均匀性和低漂移特性的黑体辐射源；

一光学系统：主要由红外光学透镜构成，对焦平面的红外探测波段具有良好的透过率，过滤红外探测波段以外的波段，将红外辐射源的红外辐射聚焦到红外焦平面阵列上；

一被测试红外焦平面阵列；

②驱动控制模块包括：

一偏压控制模块：向被测红外焦平面阵列器件提供工作所需的低噪直流偏压；

一温度控制模块：向被测红外焦平面阵列器件提供温度控制，保证温度的均匀性；

一时序控制模块：控制各模块之间能同步协调工作；

③数据采集处理模块包括：

一模拟-数字信号转换器：转换数字信号或模拟信号；

一视频输出模块：将模拟信号在显示器上成像；

一数据采集卡：采集经转换后的数字信号并传输到计算机；

一数据分析处理模块：对采集到的信号进行分析处理；