基于虛擬儀器的IRFPA測(cè)試、熱成像實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究.pdf

1、紅外輻射普遍存在，處處可見(jiàn)，利用紅外輻射來(lái)探測(cè)目標(biāo)物體，對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行紅外成像，可以從熱像中觀察物體形狀、溫度分布乃至內(nèi)部結(jié)構(gòu)。目前，紅外成像技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域正得到日益廣泛的應(yīng)用，覆蓋了從民用到國(guó)防的諸多領(lǐng)域，越來(lái)越備受人們關(guān)注。 紅外焦平面陣列（IRFPA）是紅外成像技術(shù)中獲取紅外圖像信號(hào)的核心光電器件。IRFPA在其讀出電路（ROIC）的掃描控制下，依次輸出視頻信號(hào)，從而顯示形成熱像。在成熱像之前必須保證IRFPA以及其ROI

2、C能正確地工作，這樣才能確保成像質(zhì)量，因此需要對(duì)IRFPA、ROIC參數(shù)進(jìn)行測(cè)試、成像，并能準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)各自的性能。 本論文講述了紅外成像的原理，特別是熱釋電型IRFPA成像的原理以及各部分的工作時(shí)序情況。詳細(xì)講述了驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)方法，提出利用虛擬儀器系統(tǒng)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)的新方法。根據(jù)參數(shù)測(cè)試規(guī)范，設(shè)計(jì)了對(duì)IRFPA ROIC參數(shù)的測(cè)試系統(tǒng)，并通過(guò)對(duì)HgCdTe型ROIC以及熱釋電型ROIC器件的測(cè)試實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)的功能。在此基礎(chǔ)上，

3、設(shè)計(jì)了成像實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，能夠?qū)OIC的輸出以及互聯(lián)后的輸出成像顯示。并利用數(shù)字圖像處理的手段對(duì)紅外圖像進(jìn)行去背景噪聲、濾波、不均勻性校正、直方圖均衡化、偽彩色編碼等處理，最后能對(duì)互聯(lián)后的熱釋電器件進(jìn)行成像顯示。 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是基于虛擬儀器技術(shù)，利用NI公司的PCI-6115數(shù)據(jù)采集卡以及LabVIEW6.1軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。虛擬儀器技術(shù)實(shí)際上是在PC機(jī)上借助DAQ(數(shù)據(jù)采集)卡、GPIB(通用接口總線)卡、VXI卡等數(shù)據(jù)采集設(shè)備，

4、將需要處理的數(shù)據(jù)采集到計(jì)算機(jī)，通過(guò)軟件的分析、處理、判斷、顯示、存儲(chǔ)和控制功能，來(lái)實(shí)現(xiàn)一合或多臺(tái)傳統(tǒng)儀器的功能。 系統(tǒng)采用LabVIEW6.1軟件編程，構(gòu)建最基本、最廉價(jià)的虛擬儀器PC-DAQ系統(tǒng)，利用軟件的基本功能模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。通過(guò)PCI采集卡采集IRFPA ROIC器件輸出的信號(hào)，在計(jì)算機(jī)中利用軟件平臺(tái)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析、處理、統(tǒng)計(jì)運(yùn)算并輸出測(cè)試結(jié)果，同時(shí)可以對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行采集、處理，最后在虛擬儀器顯示層顯示出熱像。利用構(gòu)

5、建的虛擬儀器系統(tǒng)，在硬件設(shè)備以及連線不變的前提下，改變軟件程序就可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)測(cè)試、成像、波形顯示等不同系統(tǒng)的功能。為了實(shí)驗(yàn)的方便及需要，把各個(gè)功能的系統(tǒng)合在一個(gè)主系統(tǒng)下，利用軟件編程就可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)系統(tǒng)的功能。 本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，不僅可以定量評(píng)價(jià)ROIC的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)，還能對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行成像實(shí)驗(yàn)。用戶可以操作以實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)的功能并可以在不同系統(tǒng)下進(jìn)行切換。本課題對(duì)于改進(jìn)ROIC和IRFPA的設(shè)計(jì)，保證IRFPA聯(lián)調(diào)的質(zhì)量均具有重要意