微测辐射热计焦平面阵列.ppt

2. 噪声等效温差(NETD) 当红外成像系统输出端产生的峰值信号与均方根噪声电压之比为1时，目标与背景之间的温度差。 它是表征红外成像系统受客观信噪比限制的温度分辨率的一种度量。 定义： 物理意义： NETD和NEP的关系： 因此： ?用NEP基本能描述探测器的性能，但是它以探测器能探测到的最小功率来表示的，NEP越小表示探测器的性能越好，这与习惯不一致。 ?由于在辐射能量较大的范围内，红外探测器的响应率并不与辐照能量强度成线性关系，从弱辐照下测得的响应率不能外推出强辐照下应产生的信噪比。 3. 探测率D和归一化探测率D* 探测率D被定义为NEP的倒数。 3. 探测率D和归一化探测率D* 探测率D物理意义 ?探测率D表示辐射在探测器上的单位辐射功率所获得的信噪比。 ?探测率D越大，表示探测器的性能越好，在对探测器的性能进行相互比较时，用探测率D比用NEP更合适些。 噪声等效功率NEP和探测率D与探测器的面积A和放大器的噪声等效带宽?f有关。 3. 探测率D 和归一化探测率D* 归一化探测率D*表达式： D*物理意义：放大器单位带宽条件下，单位辐射功率在单位探测器面积上所获得的信噪比。 ?微辐射计性能随着外加偏置变化而变化，所以D*是有意义的品质因素。对于一个两维微辐射计阵列，通常是外加短脉冲以达到高偏置信号。 ?将Rv和 代入到D*的表达式中，但是会产生一个不理想的结果.外加短的脉冲偏置信号时，算出来的D*可能会比通常引用的室温传感器最大理论值还要大（300K时1.8×10-10（Hz）1/2/w）。 3. 探测率D 和归一化探测率D* ?外加短的脉冲偏置信号时， 可接近Johnson噪声值。 ?计算理论最大值D*时，假定了噪声带宽是低于温度噪声带宽1/2πτ的。 ?对于电阻型微辐射热计，温度噪声是主要噪声，Johnson噪声比温度噪声密度要小 。 结论：实际算出结果D*可能会比最大理论值还要大。 3. 探测率D 和归一化探测率D* 结果分析： 尽管用这种方法计算得到的D*可能超过最大理论值，用这个表达式求NEP，表明一个微辐射计的NEP永远不能比理想值 低。 3. 探测率D 和归一化探测率D* 数字化例子 假定电阻型微辐射热计参数如表4.3所列，由前面的公式可以推导出下图4.20中所画的曲线。 参数 数值 参数 数值 R 20KΩ Ac 50*50平方微米 RL 0（常压偏置） Ff 0.75 Vb 3V ε 0.8 Δt 35微秒 f2 15KHzb 脉冲周期 33mseca f1 0.001Hzc Ts 300K k 1E-13 α -0.10K-1 Fno 1.0 c 3E-9J/K dL/dTt 8E-5Wcm-2sr-1K-1c g 1.5E-7W/K 表4.3 微辐射计的参数表 图4.20 NEP,NETD,D*与偏置电流的关系 4. 与理想辐射计相比较 ?定义品质因数Ｑ为计算所得NEP（或NETD）与理想NEP(或NETD)之比。 ?既没有Johnson又没有1/f噪声，只有温度噪声的情况下，可以得到理想NEP值为 ?参数Ｑ表明了微辐射计性能如何接近由辐射计温度噪声设定的热动力学极限。 根据前面NEP的表达式可得： 常压偏置下：RL =0，Vb /R=I，得： 4. 与理想辐射计相比较 用表4.3中参数计算Ｑ值 ： 4. 与理想辐射计相比较 图4.21 根据表4.3计算的Q的值 Q=1时对应理想的NETD值为： 最小可能ｇ值是辐射限制值 ,下图表明了一系列的理想噪声等效温差下的微辐射热计的NETD-gleg曲线。 4. 与理想辐射计相比较 图4.22 理想的NETD与微辐射计的支撑腿之间的热导之间的关系 4. 与理想辐射计相比较 作业： 1