[发明专利]一种抑制偏置电压纹波和列输出放大器通道不均匀的方法

说明书

技术领域

本发明属于微测辐射热计读出电路硬件定标技术，特别是一种抑制偏置电压纹波和列输出放大器通道不均匀的方法。

背景技术

红外辐射能够被探测是由于物质内部的相互作用，通过光子间交换的加热效应，或是通过直接电子吸收/内部光电子效应。前者，吸收辐射而加热，使温度升高，因此，测量出探测器随温度变化的参数，这样的器件称为平方律器件；后者，带隙半导体中的价带电子由于直接吸取光子而跃迁到导带上，因此能够检测出导带内电子数的增加，这类器件称为量子探测器，平方律和量子探测器之间最突出的差别就是后者必须制冷到低温才能工作。       

对于不需要进行制冷的微测辐射热计，其工作状态受环境温度影响特别大，表现在整机结构中为各电路板上的IC器件的工作状态会随着外界环境温度的变化而发生些许的改变，特别是一些分立元件的电学特性，导致部分提供给探测器工作所需的偏置电压在一个平均值范围内发生上下微小的波动，形成一定的噪声，即如下式所示：

（1）

其中，为随时间变化的偏置电压实际值，为理论上应当输出的偏置电压标准值，为受环境温度影响的电压波动噪声。这种波动噪声会影响到探测器进行图像行积分时所采到的有效信号的大小，导致即使是观察均匀的背景，其图像上每行之间也存在明显的差异，这种差异就以条纹的形式表现出来，又因为是行积分，所以条纹会在图像上不停的滚动，大大降低了图像质量及信噪比（SNR）。

目前应用最广泛的去除这种由于偏置电压波动而引起的条纹噪声的办法是对于得到的每一行的数字信号进行多帧累加取均值的算法，即连续采集多帧内各行的数据并分别取其平均值，然后用各行数据减去该平均值的方法来抑制条纹的形成，这样做的结果虽然能够在一定程度上抑制条纹，但是对于外界照度很强时各行的均值差异较大，很多时候并不能完全去除该种条纹噪声。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抑制偏置电压纹波和列输出放大器通道不均匀的方法，针对外界输出微测辐射热计焦平面的偏置电压上存在随时间变化波动的噪声而导致的图像行积分采样时列通道输出的不均匀带来的滚动条纹问题，能够有效的去除图像上的滚动条纹。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种抑制偏置电压纹波和列输出放大器通道不均匀的方法，步骤如下：

第一步，外界辐射入射到改进的探测器焦平面上由焦平面的光电转换效应将光能转换成电流的形式，即在标准的象元的探测器焦平面阵列基础上做的列延拓，位于象元阵列周围，使原有的阵列大小变为，将蓝宝石作为列延拓背景象元的材料，整个象元阵列与读出电路连接，的取值是根据现有的焦平面来选取，其中为整数，N最大为1024，M最大为1024，n小于N；

第二步，读出电路按照时序要求对每一帧的图像按行积分：读出电路是将探测器阵列所采集的电信号，按时序输出，并对输出信号进行处理，输出N*M像素的图像；

第三步，对电压信号进行处理：

（1）读出电路计算延拓出来的n列背景象元上当前的入射辐射所引起的温度—电压信号的平均值；

（2）对一行上的所有N个像素积分完成后，将每个像素的积分值减去n列背景象元的电压平均值；

（3）通过探测器焦平面输出端口上的采样电路对减去“背景象元”平均值的信号进行采样并输出即得到了均匀的每一行像素的电压值，从而达到消除条纹的目标。

本发明与现有技术相比，其显著优点：通过采用对环境辐射温度不敏感的蓝宝石材料制作的背景象元来对读出电路做n元列延拓，通过对n列背景象元求和取均值的方式计算出标准值，并在输出前将各采样值与标准背景值取差，使得最后的实际输出都保持在一个均匀的程度，从而有效的去除图像上的滚动条纹。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是探测器焦平面结构图。

图2是单个象元结构图。

图3是读出电路结构简图。

图4 是读出电路时序要求。

图5 是输出信号的采样波形。

图6 是元延拓方式。

图7是偏置电压噪声引起的含有滚动条纹的图像。

图8 是列输出不均匀性被抑制的无滚动条纹的图像。

具体实施方式

本发明抑制偏置电压纹波和列输出放大器通道不均匀的方法，步骤如下：