SJ 20831-2002 4N红外焦平面探测器杜瓦组件参数.测试方法.pdf

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1、f也一啻AFL 5855 SJ 20831 2002 Method for measurement and test ofparameters of 4N in企aredfocal plane detector dewar assembly 2002-10-30发布2003-03-01 中华人民共和国信息产业部批准1 用标准中华人民共和国电子行业广一一一一一SJ 20831-2002 试方法4N红外焦平面探测器杜瓦组件Method for me臼urement皿dtest ofpar田netersof 4N infrared focal plane detector dewar assembl

2、y 范围的参数定义、测试方法和通器。像元总数为(TD1) 与入射辐射功3. 1. 1 通道响应率在一定帧周期或行电压，符号为Rj单位为3. 1. 2 平均晌应率average 各有效通道响应率的平均值，符号3. 1. 3 晌应率非均匀性responsivity non-Uni岛rmily各有效通道响应率标准偏差与平均响应率的百分比，符号为R0 3.2 失效通道defective channel 3.2. 1 死通道dead channel 迢迢响应率小于平均响率I/A的通道，或大于平均响应率B倍的通道为死通道，死通道数记为do本标准推荐A-B 40 (短E吕汇叫树Wwf叽叫阿均凡JhN个。Fh

3、 , .均如制受j! 1. 1 主题内容本标准规定了4N用测试条件。4N纽件由4N4N红外4N个，电学通道1. 2 适用范围本标准适用于引用文件本章无条文2 3 外，下本标准采用3. 1 黑体晌应率围内，第i将比如咄郁附僻.，L四(你事、一2003-03-01实施1 息产业部2002-10-30发布中SJ 20831-2001 3.2.2 过热通道over hot channel 迢迢噪声电压大于平均噪声电压的C倍的迢迢为过热遥远，过热通道数记为h.本标准推荐C=4.3.3 失效通道率defective channel factor 失效通道数占通道总数的百分比，符号为N曲。3.4 有效通道o

4、perablechannel 在通道总数中扣除失效迢迢后的通道为有效通道，有效通道数记为n.3.5 噪声noise 探测器噪声是指探测器在无穷大负载时，扣除前置放大器的噪声后，探测器两端的噪声.3.5.1 通道噪声电压channel noise voltage 4N纽件在黑体1辐照条件下，第i个通道输出信号电压涨落的均方根值，符号为阳，单位为伏特(V)。3.5.2 平均噪声电压average noise voltage 4N纽件各有效通道噪声电压的平均值，符号为町，单位为伏特(V)。3.6 黑体探测率blackbody detectivity 当单位领照功率均匀辐射到单位面积的像元上，在单位带

5、宽内获得的信噪比a3. 6. 1 通道探测率channel detectiv叼第i个通道响应率凡，与迢迢噪声电压VN;之比，并折算到单位探测器噪声带宽ij像元面积之积的平方根，符号为D-t，单位为厘米赫山瓦.1(cm Hzl12 W勺，3.6.2 平均探测率average detectivity 4N纽中各有效通道探测率的平均值，符号为了。3.6.3 探测率非均匀性detectivitynon-uniformity 4N纽件各有效逍遥探测率D飞标准偏差与平均探测率的百分比，符号为D-3. 7 动态范围dynamic range 4N组件第i个有效逍遥饱和输出电压与噪声输出电压之比，符号为DR单

6、位为分贝(d剧。3.8 相对光谱晌应relative spec甘alresponse 4N组件在不同波长，相同辐照能的单色光照射下第z个远远的光谱响应S，()与其最大值s(p)之比值，符号为8，j。3.9 光i音响应范围spectral response range 相对光谱响应为相对最大值50%处，所对应的波长为截止波长。分为前截止波长和l后截止波长.前截止波长与后截止波长之间的波长范围为光谱响应范围。3.10 串音cross talk 由于本通道对相邻边远的串扰，使相邻迢迢引起信号VNB与本通道信号VLC的比值，称为该通道对相邻通道的串音，符号为CT，单位为分贝(dB)。3. 11 组件热

7、负载heatload 组件热负载包括静态热负载和电功耗。静态热负载是在纽件未工作时，杜瓦装载面冷却到j规定温度达到热平衡后，在规定的环境条件.F，杜瓦的无功冷量损耗，符号为Q，单位为毫瓦(mW)。电功耗是在纽件正常工作条件下，由组件工作引起的中土瓦的冷量损耗，符号为Q皂，单位为毫瓦(mW)。4 测试方法2 一二一二4. 1 4. 1. 1 SJ 20831-2001 晌应率、响应率不均匀性、噪声、探测率和失效通道率等参数理11式原理概述4N组件进行测试，其中黑体1温度为TI(本标准推荐293K).黑体2温度为马本标准推荐308K).分别采集逍遥对两面源黑体的响应电压，根据定义计算各参数.4.

8、1. 2 4. 1. 2. 1 4.1.2.2 a b c d. 4. 1. 2. 3 4. 1. 3 4. 1. 3. 1 测试装置1所示，由双面源黑体、驱动电路和计算机组成。测试条件面源黑体发射率要求大于0.95，黑体源温度稳定性小于土IK.输出不加调制:黑体辐射面靠近4N组件窗口(本标准推荐距离约为10mm).保证面源均匀辐照，并充满探测器视场:/附JW4N组件的输出信号电压经放究后抗有想过?或髦滚呆下在21直流电f= fl VTli 。(本标准推荐A=B=4)b 过热通道按公式Cl9)计算，扣除死迢迢后，求得其余通道平均噪声电压VN:5 ) SJ 20831-2001 1 N-d FI

9、N=一二-)f飞. . . .(19) N-d匀川符合下列不等式的逍遥为过热逍遥，过热通道数为h.F3t-CFIN O(本标准推荐C=4)d. 失效通道率失效迢迢率Nd按公式(20)计算:d+h h二FX100%HH-HHHH-HHHHH-HH-(20)。.有效通道有效通道nl主公式(21)计算:n=N-(d+h). . , . . . (21) 4.2 相对光谱晌应测试4. 2. 1 相对光谱)Y!IJj式装置3所示，光谱测试装置由辐射源、单色仪、标准探测器、信号处理电路及计算机组成。驱动电路a 辐射源一般采用硅碳棒作为辐射源。b 单色仪单色仪红外辐射源斩波器申被i!rr组件步进电机步进驱动

10、前置电.锁相放大器计算机囡3相对光谱;m式框图单色仪的波长鼓由计算机通过步进电机的控制，实现披长的逐点扫描。C. 标准探测器为热电堆，:jl;相对光i苦响应S.，()是己知的，数据存入计算机。d. 计算机步进电机的步进脉冲由计算机产生，并由计算机完成数据采集和输出功能。4.2.2 测试方法、在4N组件正常工作条件，选定某一被测通道，然后运行测试程序。单色仪的波长鼓在计算机控制下，进行全波段扫摇，数据采集系统同时测得各波长点下第i个被测通道的输出信号电压尺。)。其相对光谱响应为S，()。6 4.4 串音测试4.4. 1 串音测试装置如图4所示，串 Srl(2) =梢=巾l瑞so，(2)1. (2

11、3) SJ 20831-2001 lEF向lll?信号检测电输出5点点光学聚焦部件、光源dEUTJ民间4.2.1(d)。光源a. b. C. Il-恰|l-串音测试框图4 4.4.2 测试方法将被测组件装夹在位移调整机构上，初步调整便被测组件位于光学系统的焦点，然后仔细调整位移机构，使光源光斑落在第1个被测逍道中的某一灵敏元上，读取该通道的输出信号陀，以及相邻通道的输出信号Y叫和几1按下面的公式计算第1个通道对相邻通道H和什1的串音值CTj-J、CT，.，.CT, _1 = 201g击倒7 d SJ 20831-2001 CT,+l =20Ig子.阳 1+1 4.4.3 要求a 光源的波长范围

12、要与被测器件的响应波段相适应:b. 光斑应小子被测灵敏元的儿何尺寸:。光斑功率密度不应便被测灵敏元饱和。4.5 组件热负载测试4.5. 1 电功耗测试装置如图5所示，电功耗测试装置主要包括质量流量计、驱动电路和计算机采袋。a. 质量流量计质量流量计的流量检测输出信号与流量成严格线性关系。b. 计算机采集同4.2.1(d)。驱动电路被测组件质量流量计计算机采集图5电功4.5.2 ilJ试方法4.5.2.1 静态热负载测试输出在组件未工作情况下，将液氮灌入杜瓦，使其达到平衡后，用天平和计时器监测液氮的重量变化，在液氮蒸干前用规定的时间或规定液氮量的测试方法，测量液氮损耗的平均速率并按公式(26)计

13、算其静态热负载。Q停=与EFZ103HHHH-HHH-un-un-.(26) 式中:Q，静一一为静态热负载，mW; r氯一一为液氮蒸发潜热值196.7J/g , 可一一为液氮损耗平均速度的。4.5.2.2 电功耗测试采用电功耗测试装置进行测试。连接被测组件与驱动电路，在杜瓦中灌入液氮使杜瓦冷头降至被测组件工作温度。然后用专用管路连接杜瓦和质量流量计，同时保证杜瓦中的液氮量多于杜瓦容量ln运行测试软件，在测试过程中，加电便被测组件正常工作。采集并记录被测组件正常工作过程中，液氮汽化后的流量S电按公式(27)计算杜瓦热耗和电功耗。Q电=QBXS电. . (27) 式中:乌一一被测组件正常工作时，液

14、氮汽化流量值，单位时/min(SCCM), QB一一计算因子，本标准推荐QB=4.2. 4.5.2.3要求a b. C. 8 件与质量流量计的连接应避免液氮的泄露，以保证测试结果的准确:要保证杜瓦中初始液氮量至少是杜瓦容量的1队保证专用管路的清洁，以免损坏质量流量计。SJ 20831-2001 附录几个相关量的计算(补充件)A 视场角的近似计算A1 单位为目。如图Al所示，4N组件的视场角钱公式(Al)计算=.S 1tD FOV = -: = .-_ . (AI) r 4r 卢h+主. (A2) 4 视场角符号为FOV， ，S-一冷屏孔面积，mmz;拎屏孔直径，mm; 通道所张立体角半径，mm

15、 通道到冷屏的垂直距离，mm. 式中:D h 冷屏孔平面探测器平面D r 视场角示意图图A1转换因子A2 转换因子G按公式(A3)计算zG= !vFW;T2441TJhov =一. -一一一-2.HH-. (A3) 阳7月Y主w(.l，吵W(，T，). .S, ( ). FOV A 抽kF-f TZ 9 MPFDET一一为被测纽件接收到的黑体辐射功率之和A一一为测试步长(llm) W(，T)一一为西源黑体辐射功率密度(W-cm4.sf1m-I)式中:lil-pvil 10 SJ 20831-2001 附加说明z本标准自信息产业部电子第四研究所归口。本标准囱信息产业部电子第十研究所负责起草.本标准主要起草人z喻松林、赵玲、张剑薇.计划项目代号:BOI021. NOON-P凹。N，中华人民共和国电子行业军用标准4N红外焦平面探测器杜瓦组件参数测试方法SJ 20831-2002 * 版刷行出印发中国电子技术标准化研究所中国电于技术标准化研究所中国电子技术标准化研究所电话，(010) 84029065 传真，(010) 64007812 地址s北京市安定门东大街1号邮编，100007 网址z啊wcesL ac cn * 字数，24千字印张z?1/16 开本，880X1230 2003年4月第一次印刷2003年4月第一版举报电话:(010) 64007804