基于虚拟仪器的IRFPA测试、热成像实验系统研究

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红外辐射普遍存在,处处可见,利用红外辐射来探测目标物体,对目标物体进行红外成像,可以从热像中观察物体形状、温度分布乃至内部结构。目前,红外成像技术在相关领域正得到日益广泛的应用,覆盖了从民用到国防的诸多领域,越来越备受人们关注。红外焦平面阵列(IRFPA)是红外成像技术中获取红外图像信号的核心光电器件。IRFPA在其读出电路(ROIC)的扫描控制下,依次输出视频信号,从而显示形成热像。在成热像之前必须保证IRFPA以及其ROIC能正确地工作,这样才能确保成像质量,因此需要对IRFPA、ROIC参数进行测试、成像,并能准确地评价各自的性能。本论文讲述了红外成像的原理,特别是热释电型IRFPA成像的原理以及各部分的工作时序情况。详细讲述了驱动电路的设计方法,提出利用虚拟仪器系统产生驱动信号的新方法。根据参数测试规范,设计了对IRFPA ROIC参数的测试系统,并通过对HgCdTe型ROIC以及热释电型ROIC器件的测试实验验证了系统的功能。在此基础上,设计了成像实验系统,能够对ROIC的输出以及互联后的输出成像显示。并利用数字图像处理的手段对红外图像进行去背景噪声、滤波、不均匀性校正、直方图均衡化、伪彩色编码等处理,最后能对互联后的热释电器件进行成像显示。本系统的设计方法是基于虚拟仪器技术,利用NI公司的PCI-6115数据采集卡以及LabVIEW6.1软件开发平台。虚拟仪器技术实际上是在PC机上借助DAQ(数据采集)卡、GPIB(通用接口总线)卡、VXI卡等数据采集设备,将需要处理的数据采集到计算机,通过软件的分析、处理、判断、显示、存储和控制功能,来实现一合或多台传统仪器的功能。系统采用LabVIEW6.1软件编程,构建最基本、最廉价的虚拟仪器PC-DAQ系统,利用软件的基本功能模块来实现系统功能。通过PCI采集卡采集IRFPA ROIC器件输出的信号,在计算机中利用软件平台对信号进行分析、处理、统计运算并输出测试结果,同时可以对图像信号进行采集、处理,最后在虚拟仪器显示层显示出热像。利用构建的虚拟仪器系统,在硬件设备以及连线不变的前提下,改变软件程序就可以实现参数测试、成像、波形显示等不同系统的功能。为了实验的方便及需要,把各个功能的系统合在一个主系统下,利用软件编程就可以实现多个系统的功能。本文设计的系统,不仅可以定量评价ROIC的各项参数指标,还能对视频信
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