基于虛擬儀器的IRFPA測試、熱成像實驗系統(tǒng)研究.pdf

1、紅外輻射普遍存在，處處可見，利用紅外輻射來探測目標物體，對目標物體進行紅外成像，可以從熱像中觀察物體形狀、溫度分布乃至內部結構。目前，紅外成像技術在相關領域正得到日益廣泛的應用，覆蓋了從民用到國防的諸多領域，越來越備受人們關注。 紅外焦平面陣列（IRFPA）是紅外成像技術中獲取紅外圖像信號的核心光電器件。IRFPA在其讀出電路（ROIC）的掃描控制下，依次輸出視頻信號，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量，因此需要對IRFPA、ROIC參數進行測試、成像，并能準確地評價各自的性能。 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序情況。詳細講述了驅動電路的設計方法，提出利用虛擬儀器系統(tǒng)產生驅動信號的新方法。根據參數測試規(guī)范，設計了對IRFPA ROIC參數的測試系統(tǒng)，并通過對HgCdTe型ROIC以及熱釋電型ROIC器件的測試實驗驗證了系統(tǒng)的功能。在此基礎上，

3、設計了成像實驗系統(tǒng)，能夠對ROIC的輸出以及互聯(lián)后的輸出成像顯示。并利用數字圖像處理的手段對紅外圖像進行去背景噪聲、濾波、不均勻性校正、直方圖均衡化、偽彩色編碼等處理，最后能對互聯(lián)后的熱釋電器件進行成像顯示。 本系統(tǒng)的設計方法是基于虛擬儀器技術，利用NI公司的PCI-6115數據采集卡以及LabVIEW6.1軟件開發(fā)平臺。虛擬儀器技術實際上是在PC機上借助DAQ(數據采集)卡、GPIB(通用接口總線)卡、VXI卡等數據采集設備，

4、將需要處理的數據采集到計算機，通過軟件的分析、處理、判斷、顯示、存儲和控制功能，來實現(xiàn)一合或多臺傳統(tǒng)儀器的功能。 系統(tǒng)采用LabVIEW6.1軟件編程，構建最基本、最廉價的虛擬儀器PC-DAQ系統(tǒng)，利用軟件的基本功能模塊來實現(xiàn)系統(tǒng)功能。通過PCI采集卡采集IRFPA ROIC器件輸出的信號，在計算機中利用軟件平臺對信號進行分析、處理、統(tǒng)計運算并輸出測試結果，同時可以對圖像信號進行采集、處理，最后在虛擬儀器顯示層顯示出熱像。利用構

5、建的虛擬儀器系統(tǒng)，在硬件設備以及連線不變的前提下，改變軟件程序就可以實現(xiàn)參數測試、成像、波形顯示等不同系統(tǒng)的功能。為了實驗的方便及需要，把各個功能的系統(tǒng)合在一個主系統(tǒng)下，利用軟件編程就可以實現(xiàn)多個系統(tǒng)的功能。 本文設計的系統(tǒng)，不僅可以定量評價ROIC的各項參數指標，還能對視頻信號進行成像實驗。用戶可以操作以實現(xiàn)不同系統(tǒng)的功能并可以在不同系統(tǒng)下進行切換。本課題對于改進ROIC和IRFPA的設計，保證IRFPA聯(lián)調的質量均具有重要意