Научный архив: статьи

Рассмотрен метод коррекции неоднородности чувствительности многоэлементных фотоприемных устройств (ФПУ) без использования опорных источников однородного излучения. Метод решает актуальную для оптико-электронных систем ИК-диапазона спектра задачу устранения неоднородности сигналов из-за различий чувствительности отдельных элементов ФПУ к входному потоку излучения. Для определения корректирующих коэффициентов используются сигналы сцены, по которым для каждого элемента определяется пара корректирующих коэффициентов по смещению и чувствительности. Процесс коррекции состоит в периодически выполняемой процедуре определения корректирующих коэффициентов и непрерывно выполняемой процедуре корректирования сигналов. Рассмотрены способы технической реализации метода и получены расчетные выражения для определения корректирующих коэффициентов. Проанализированы факторы, характеризующие точность метода в зависимости от сцены, которые определяют его применимость как для матричных, так и для многорядных ФПУ со сканированием.

Рассмотрен блок электронной обработки сигналов, предназначенный для работы с матричным фотоприемным устройством (МФПУ) формата 256x256 элементов спектрального диапазона 3—5 мкм на основе фотодиодов из InSb.

Рассмотрена трехточечная коррекция неоднородности элементов фотоприемных устройств в контексте с двухточечной коррекцией и для случая нелинейной зависимости сигналов элементов от входного потока. Определена общность между коррекцией по опорным источникам и коррекцией по сцене. Однородность приведенных сигналов элементов имеет два содержания, которым соответствуют два способа приведения: по сигналам и по потокам. Найдены функции приведения по обоим способам.

Разработан метод трехточечной коррекции неоднородности фотоприемных устройств. Полиномиальная модель элементов линеаризирует процесс коррекции и упрощает реализацию. Метод рассмотрен для коррекции по сигналам сцены и коррекции с использованием эталонных сигналов.

Приведены результаты исследований долговременной стабильности параметров двухточечной коррекции неоднородности для формирователя сигналов изображения (ФСИ) на основе охлаждаемого матричного фотоприемного устройства (МФПУ) формата 256x256 элементов на спектральный диапазон 3—5 мкм с использованием фотодиодов из InSb. Определены влияние каждого из двух параметров двухточечной калибровки на разность температур, эквивалентную шуму, и ее стабильность.

Каждый элемент матрицы фоточувствительных детекторов имеет временной и геометрический шумы из-за неоднородности или разброса характеристик детекторов и, следовательно, имеет свою собственную чувствительность и “темновой” ток, которые задают наклон и смещение характеристики “освещенность—выходное напряжение” для элемента. При повторном опросе пикселов в условиях, идентичных предыдущему опросу, геометрический шум повторяется и величина его практически не изменяется в период между выборками. Поэтому существуют действенные меры борьбы с данным видом шумов — запоминание и вычитание. Это предопределяет два метода коррекции ФЧЭ: одноточечный, когда коррекция проводится при одном уровне засветки, и двухточечный — при двух различных уровнях засветки. Данная работа посвящена анализу стабильности корректируемости МФПУ при двухточечной коррекции.

Разработаны формирователь сигналов изображения (ФСИ) на спектральный диапазон 3—5 мкм, включающий матричное фотоприемное устройство (МФПУ), блок сопряжения (БС) и блок электронной обработки (БЭО). МФПУ включает матрицу фоточувствитель-ных элементов на основе InSb-фотодиодов и охлаждаемую схему считывания и мультиплексирования сигналов в фокальной плоскости.

В данной работе предложен подход к решению проблемы выбора оптимальных параметров многорядного фотоприемного устройства (ФПУ) с режимом временной задержки и накопления (ВЗН), предназначенного для регистрации точечных источников оптического излучения в ИК-диапазоне. Суть данного подхода заключается в построении модели рассматриваемого ФПУ с учетом необходимого набора данных, таких как: распределение интенсивности фонового излучения по матрице фоточувствительных элементов (ФЧЭ), параметры источника сигнала, предполагаемая структура ФПУ и т. д. На основании имеющейся информации производится расчет таких параметров ФПУ, как: оптимальный размер ФЧЭ в направлении сканирования и в направлении, перпендикулярном сканированию, допустимое рассогласование частоты опроса и скорости сканирования, необходимая стабильность скорости сканирования и т. д. После получения оптимальных параметров системы, производится расчет модуляционных характеристик матрицы ФЧЭ, осуществляется оценка разрешающей способности и т. д. В работе рассматриваются алгоритмы пеленгации точечных источников излучения многорядными ФПУ с ВЗН.

Представлена методика определения локальных дефектов в фотоэлектрических преобразователях (ФЭП) солнечного излучения путем бесконтактного измерения распределения температуры по площади ФЭП при подаче на него прямого и обратного напряжения смещения. Неоднородность распределения температуры по поверхности ФЭП возникает вследствие неоднородности плотности тока из-за наличия локальных дефектов. Температура определяется по интенсивности теплового излучения в инфракрасном (ИК) диапазоне спектра посредством специальной тепловизионной системы. Для исключения влияния бликов, неоднородности коэффициента излучения поверхности ФЭП, неоднородности чувствительности фотоприемной матрицы определяется разность сигналов фотоприемного устройства при подаче (прямого или обратного) напряжения на ФЭП и в отсутствие приложенного к ФЭП напряжения. Приведена программно-аппаратная реализация методики с использованием матричного фотоприемного устройства инфракрасного диапазона спектра 3–5 мкм формата 320 на 256 элементов.