非制冷红外焦平面

10微米非制冷红外焦平面阵列芯片
10微米非制冷红外焦平面阵列芯片是一种用于红外光学成像
的核心元件。

它由许多微小的像素组成，每个像素可以感测并记录其对应区域的红外辐射。

这些芯片的像素尺寸为10微米，说明每个像素的尺寸仅为10微米，非常微小。

与制冷红外焦平面阵列芯片不同，10微米非制冷红外焦平面
阵列芯片无需冷却，可以直接在室温下工作。

这使得它在成本和实用性方面都具有优势。

这种芯片通常由硅基材料制成，并采用特殊的红外感测器技术，使其能够在红外波段范围内工作。

10微米非制冷红外焦平面阵列芯片广泛应用于军事、安防、
工业检测、医疗和消费电子等领域。

它们可以用于红外夜视设备、红外热成像仪、红外热测温仪等设备中，帮助人们观察红外辐射并获取相关信息。

总的来说，10微米非制冷红外焦平面阵列芯片是一种重要的
红外光学成像技术，具有较低的成本和更广泛的应用领域。

通过非制冷技术，它们可以在常温下工作，并在多个行业中发挥关键作用。

非制冷红外焦平面阵列信号处理电路的设计-概述说明以及解释1.引言1.1 概述非制冷红外焦平面阵列是一种重要的红外传感器，具有广泛的应用前景。

与传统冷却红外焦平面阵列相比，非制冷红外焦平面阵列不需要额外的冷却机制，因此具有更小、更轻、更便捷的特点。

由于其在热成像、火情监测、夜视、目标探测、红外光谱等领域具有广泛的应用价值，因此其电路设计成为研究的重点。

本文旨在探讨非制冷红外焦平面阵列信号处理电路的设计，重点是要分析其原理、应用，并提出相应的设计要点。

通过对非制冷红外焦平面阵列的深入研究和分析，可以揭示其内在机制，为信号处理电路的设计提供理论依据和实践指导。

文章的结构主要由引言、正文和结论三个部分构成。

在引言部分，我们将对非制冷红外焦平面阵列进行一个整体的概述，介绍其基本原理、特点和应用范围。

同时，我们还将介绍文章的结构，以便读者能够清晰地了解整篇文章的组织结构，方便查找所需信息。

通过本文的研究，我们期望能够为非制冷红外焦平面阵列信号处理电路的设计提供一些有益的指导，促进其在相关领域的应用与发展。

同时，我们还将展望非制冷红外焦平面阵列信号处理电路在未来的发展方向，为后续研究提供一定的参考依据。

总之，本文将深入探讨非制冷红外焦平面阵列信号处理电路的设计，通过对其原理和应用的研究，提出相应的设计要点，并对其未来的发展进行展望。

希望本文能为相关领域的研究人员和工程师提供一些有益的启示和参考。

1.2文章结构1.2 文章结构本文主要分为以下几个部分进行叙述和分析：第一部分是引言部分，主要对非制冷红外焦平面阵列信号处理电路的设计进行概述和介绍。

其中包括对该领域的背景和意义进行阐述，以及对文章结构和目的进行说明。

第二部分是正文部分，主要包括两个重要内容。

首先，对非制冷红外焦平面阵列的原理和应用进行详细介绍，包括其工作原理、结构组成和相关应用领域。

其次，介绍信号处理电路的设计要点，包括对信号的采集、预处理和解调等环节进行详细分析和设计方案的阐述。

基于ADN8830的非制冷红外焦平面温度控制电路设计红外技术作为一种发现、探测和识别目标的重要手段在军民两用技术中有着广泛的应用，非制冷红外焦平面阵列技术的发展极大地提高了系统的性能。

非制冷红外热像仪采用的是不需要制冷的热探测器焦平面阵列，利用红外辐射使焦平面上敏感像元的温度改变，从而使电阻随之改变，来探测目标的温度特性。

所以，只有尽可能地保证焦平面阵列中各敏感像元自身基准温度稳定且一致，才能够提高热像仪的探测灵敏度，减小系统后期非均匀性校正的难度，最终从根本上提高热像仪的探测灵敏度，改善热像仪的成像性能。

目前，在实际的非制冷红外焦平面阵列探测器中采用半导体热电制冷器(TEC)来稳定基准温度。

在此着重介绍一种基于ADN8830的高性能TEC温度控制电路及其PID补偿网络的调节方法。

1 温度控制电路设计TEC(Thermo Electric Cooler)是用两种不同半导体材料(P型和N型)组成PN结，当PN结中有直流电通过时，由于两种材料中的电子和空穴在跨越PN结移动过程中的吸热或放热效应(帕尔帖效应)，就会使PN结表现出制冷或制热效果，改变电流方向即可实现TEC的制冷或制热，调节电流大小即可控制制热制冷量输出。

利用TEC稳定目标温度的方法如图1所示。

图1中第一部分是温度传感器。

这个传感器是用来测量安放在TEC端的目标物体的温度。

期望的目标物体温度是用一个设定点电压来表示，与温度传感器产生的代表实际目标物体温度的电压通过高精度运算放大器进行比较，然后产生误差电压。

这个电压通过高增益的放大器放大，同时也对因为目标物体的冷热端引起的相位延迟进行补偿，然后再驱动H桥输出，H桥同时控制TEC电流的方向和大小。

当目标物体的温度低于设定点温度时，H桥朝TEC致热的方向按一定的幅值驱动电流；当目标物体的温度高于设定点温度时，H桥会减少TEC的电流甚至反转TEC的电流方向来降低目标物体温度。

当控制环路达到平衡时，TEC的电流方向和幅值就调整好了，目标物体温度也等于设定的温度。

第六章红外热成像器件与技术
6.5 非制冷红外焦平面探测器
非制冷红外焦平面探测器
◆非制冷红外焦平面探测器的特点◆热释电效应与热释电探测器
◆微测辐射热计
6.5 非制冷红外焦平面探测器6.5.1非制冷红外焦平面探测器的特点
非制冷红外焦平面探测器的特点
◆不需要制冷系统，具有低成本、低功耗、
长寿命、小型化和可靠性高等优点，是当前热成像技术发展和应用的热点之一。

——上世纪90年代非制冷焦平面探测器的诞生，为红外热成像技术带来了新的机会。

非制冷焦平面热成像技术的特点有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）。

红外焦平面阵列红外测量技术2009-12-08 21:07:23 阅读110 评论0 字号：大中小订阅1、红外焦平面阵列原理焦平面探测器的焦平面上排列着感光元件阵列，从无限远处发射的红外线经过光学系统成像在系统焦平面的这些感光元件上，探测器将接受到光信号转换为电信号并进行积分放大、采样保持，通过输出缓冲和多路传输系统，最终送达监视系统形成图像。

2、红外焦平面阵列分类（1）根据制冷方式划分根据制冷方式，红外焦平面阵列可分为制冷型和非制冷型。

制冷型红外焦平面目前主要采用杜瓦瓶/快速起动节流致冷器集成体和杜瓦瓶/斯特林循环致冷器集成体[5]。

由于背景温度与探测温度之间的对比度将决定探测器的理想分辨率，所以为了提高探测仪的精度就必须大幅度的降低背景温度。

当前制冷型的探测器其探测率达到～1011cmHz1/2W-1，而非制冷型的探测器为～109cmHz1/2W-1，相差为两个数量级。

不仅如此，它们的其他性能也有很大的差别，前者的响应速度是微秒级而后者是毫秒级。

（2）依照光辐射与物质相互作用原理划分依此条件，红外探测器可分为光子探测器与热探测器两大类。

光子探测器是基于光子与物质相互作用所引起的光电效应为原理的一类探测器，包括光电子发射探测器和半导体光电探测器，其特点是探测灵敏度高、响应速度快、对波长的探测选择性敏感，但光子探测器一般工作在较低的环境温度下，需要致冷器件。

热探测器是基于光辐射作用的热效应原理的一类探测器，包括利用温差电效应制成的测辐射热电偶或热电堆，利用物体体电阻对温度的敏感性制成的测辐射热敏电阻探测器和以热电晶体的热释电效应为根据的热释电探测器。

这类探测器的共同特点是：无选择性探测（对所有波长光辐射有大致相同的探测灵敏度），但它们多数工作在室温条件下[6]。

（3）按照结构形式划分红外焦平面阵列器件由红外探测器阵列部分和读出电路部分组成。

因此，按照结构形式分类，红外焦平面阵列可分为单片式和混成式两种[7]。

非制冷红外焦平面探测器由许多MEMS微桥结构的像元在焦平面上二维重复排列构成，每个像元对特定入射角的热辐射进行测量：a):红外辐射被像元中的红外吸收层吸收后引起温度变化，进而使非晶硅热敏电阻的阻值变化；b):非晶硅热敏电阻通过MEMS绝热微桥支撑在硅衬底上方，并通过支撑结构与制作在硅衬底上的COMS独处电路相连；c):CMOS电路将热敏电阻阻值变化转变为差分电流并进行积分放大，经采样后得到红外热图像中单个像元的灰度值。

为了提高探测器的响应率和灵敏度，要求探测器像元微桥具有良好的热绝缘性，同时为保证红外成像的帧频，需使像元的热容尽量小以保证足够小的热时间常数。

利用细长的微悬臂梁支撑以提高绝热性能，热敏材料制作在桥面上，桥面尽量轻、薄以减小热质量。

在衬底制作反射层，与桥面之间形成谐振腔，提高红外吸收效率。

像元微桥通过悬臂梁的两端与衬底内的CMOS读出电路连接。

所以，非制冷红外焦平面探测器是CMOS-MEMS单体集成的大阵列器件。

应用领域非制冷红外探测器在军事和商用领域具有非常广泛的应用：（a）军事领域军事领域应用包括武器热观瞄（TWS）、便携式视觉增强、车载视觉增强（DVE）、远程武器站（RWS）、无人机（UAV）、无人驾驶地面车辆、观察指挥车、火控和制导等。

（b）热像测温领域热像测温用于预防性检测，例如对电力输电线路、发电设备、机械设备等通过红外热像仪检测异常发热区域，可以预防重大停机以及事故的发生。

在建筑方面，用于检测房屋的隔热效果、墙壁外立面、空鼓、渗水和霉变等。

其它的领域还包括产品研发、电子制造、医学测温和制程控制等（c）商用视觉增强领域商用视觉增强的主要应用包括消防营救、安防监控、车载、船载的红外视觉增强等。

主要是利用红外成像无需外界光源、较强的穿透烟雾的能力、作用距离远、成像对比度强等优势，对人眼视觉进行有效的补充。

关于非制冷焦平面探测器品牌推荐，笔者想推荐的是浙江大立科技股份有限公司，该公司是由1984年成立的浙江省测试技术研究所改制而成的股份制高新技术企业，公司专业从事制冷焦平面探测器、红外热像仪、红外热成像系统的研发、生产和销售。

非制冷式红外探测器原理研究摘要：随着信息技术的发展，红外探测技术已经被广泛应用于军事、民用、科研等众多领域。

其中，非制冷红外焦平面探测器具有无需制冷、成本低、功耗小、重量轻、小型化、使用灵活方便等特点，是当前非制冷红外探测技术研究和应用的热点和重点。

自然界所有温度在绝对零度（-273℃）以上的物体都会发出红外辐射，红外图像传感器则将探测到的红外辐射转变为人眼可见的图像信息。

红外成像技术涵盖了红外光学、材料科学、电子学、机械工程技术、集成电路技术、图像处理算法等诸多技术，红外成像装置的核心为红外焦平面探测器。

非制冷红外焦平面探测器的工作原理是利用红外辐射的热效应，由红外吸收材料将红外辐射能转换成热能，引起敏感元件温度上升。

敏感元件的某个物理参数随之发生变化，再通过所设计的某种转换机制转换为电信号或可见光信号，以实现对物体的探测。

非制冷红外焦平面探测器分为五大类：热释电型、热电堆型、二极管型、热敏电阻型热电容型。

本文对前四种红外探测器的工作原理进行了详细阐述，并且对每种红外焦平面探测器的关键技术例如读出电路IC技术进行了详细探究，总结了不同类型探测器的优缺点。

关键词：红外探测技术；非制冷红外焦平面探测器；读出电路；敏感元件第一章绪论1.1研究背景及课题意义随着科学技术的飞速发展以及信息社会的到来，各行各业甚至人类日常生活对信息的获取需求与日俱增。

与制冷红外成像系统相比，非制冷红外成像系统可在室温工作，省掉了昂贵且笨重的制冷设备，从而大大减小了系统的体积、成本和功耗；此外还可提供更宽的地频谱响应和更长的工作时间。

国外机构已经为军事用户提供了大量成本低、可靠性更高的高灵敏非制冷红外成像仪。

同众多高新技术一样，红外技术也是由于军事的强烈需求牵引而得以迅速发展的。

红外成像系统可装备各类战术和战略武器，常用于红外预警、侦查、跟踪、导航、夜视、大地测绘和精确制导，是电子战、信息战中获取信息的主要技术之一。

与其他探测方式不同的是，红外探测属于被动探测系统，探测系统并不主动向目标发射探测信号，相反只是通过接受目标红外辐射来完成识别任务。

第36卷，增刊红外与激光工程2007年6月、，01．36Suppl em em I nf m r ed and L蠲e r Engi nee血g Jun．2007 320×240元非制冷红外焦平面阵列读出电路孟丽娅，薛联，吕果林，黄友恕，袁祥辉(重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室，重庆400044)摘要：采用1．2岬DPD M n阱cM O S工艺设计并研制成功320×240热释电非制冷红外焦平面探测器读出电路。

该读出电路中心距为50岫，功耗小于50I Il W，主要由x、y移位寄存器、列放大器、相关双采样电路等构成，采用帧积分工作方式。

经测试，研制的读出电路性能指标达到设计要求。

给出了单元读出电路的电路结构、工作过程和参数测试结果。

采用该读出电路和热释电红外探测阵列互联后，获得了良好的红外热像。

关键词：读出电路；热释电；非制冷焦平面阵列中田分类号：1N216文献标识码：A文章编号：1007．2276(2007)增(器件)．0089—04320×240unc ool ed I R FPA r eadout ci r cui t加狲G Li．ya，)(U E1i al l，LO G uo—hn，H U A N G Y ou-shu，Ⅵr A N)(i觚g-hui(＆y L ab0嗽or y of opt oel cc仃DIl i c№l m0109y髓d Sy啦吣of m e E duca t i on M i I l i s时0f ch i n a’C o U eg c o f0ptoel咄oni cs脚n嘲i ng．C hongI扣g uni V粥咄ch∞gqi ng400044，C hi媳)A bs t r act：A320×240r ead叫t c硫ui t(R O I C)forⅡl e pyr oe l ec t r i c uncooM i nf j瞰ed det ec t or w鹬f abr i cat f通i n t he doubl e—pol y—doubl e—m et al(D PD M)n—w el l C M O S t ecl l I Iol ogy．1K s R O I C has50U mpj t ch aI l d m e D C pow er di s si pa t i on is L es s t l l如50m w．111i s ci r cuit，com pos ed of量a I l d Fs删}t I．egi st IIr' col um卸叩hf i er and c on-e l at ed doubl e sanl pl e(C D S)ci r cui t，i n t egm t ed si gnaJ f如m t l le det ec t or f or t hef hm e t i m e．The ci r cui t coI l f i guI．a t i on，oper at i on aI l d t e st i ng r e sul t ar e des cr i be d．T色s t i ng r e sul t i ndi c at esm at t he des i gned c疵ui t m e et s w i t h m e r e quhm ent．111i s R O I C chi p and s ensi ng ar I-ay w e坨hybr i d—i nt egr a钯d，aI l dm e册al i m a ge w a s obt aj ned．K e y w or ds：Reado ut ci】∞ui t；P yr oel ect r i c；U ncool ed i nf l m司f ocal pl锄e am yO引言非制冷红外焦平面阵列克服了制冷型红外焦平面阵列需要制冷的缺点，具有功耗低、成本低、体积小、重量轻等优点，在军事和民用领域均具有广阔的市场前景。