嵌入式發(fā)展及定義與發(fā)展簡史-資料下載頁
2025-06-21 19:12本頁面
【正文】 er)。它是在IC－CMOS硅片上以淀積技術(shù)，用Si3N4支撐有高電阻溫度系數(shù)和高電阻率的熱敏電阻材料Vox或α－Si，做成微橋結(jié)構(gòu)器件(單片式FPA)。接收熱輻射引起溫度變化而改變阻值，直流耦合無須斬波器，僅需一半導(dǎo)體制冷器保持其穩(wěn)定的工作溫度。90年代初，由Honeywell公司首先開發(fā)，研制成工作在8μm～14μm的320240 UFPA，并以此制成實(shí)用的熱像系統(tǒng)。此類FPA90年代發(fā)展神速，成為熱點(diǎn)。與熱釋電UFPA比較，微測輻射熱計(jì)采用硅集成工藝，制造成本低廉；有好的線性響應(yīng)和高的動(dòng)態(tài)范圍；像元間好的絕緣而有低的串音和圖像模糊；低的1/f噪聲；以及高的幀速和潛在高靈敏度()。其偏置功率受耗散功率限制和大的噪聲帶寬不足以與熱釋電相比。 紅外探測理論紅外探測，主要是目標(biāo)探測，包括雙波段和單波段被動(dòng)測距瞄 雙波段被動(dòng)測距當(dāng)目標(biāo)距離紅外探測系統(tǒng)較遠(yuǎn)時(shí)，可視為點(diǎn)目標(biāo)，探測系統(tǒng)在距離尺處接收到的目標(biāo)紅外輻射通量為： (1)式中為大氣消光系數(shù)；為探測系統(tǒng)中光學(xué)系統(tǒng)接收孔徑面積；為目標(biāo)的紅外輻射強(qiáng)度。該方法作如下假設(shè)：和在較短時(shí)間內(nèi)恒定不變。設(shè)探測器工作在兩個(gè)波段越和，兩個(gè)波段對應(yīng)的大氣消光系數(shù)分別為和。探測系統(tǒng)在距目標(biāo)尺處，接收到的空中目標(biāo)在和內(nèi)的紅外輻射通量分別為函和。經(jīng)過一個(gè)采樣周期后，探測系統(tǒng)在距離目標(biāo)處接收到目標(biāo)在和內(nèi)的紅外輻射通量分別為和，代入公式(1)： （2） （3）公式(2)中所有參數(shù)均已知或可以求得，因此可計(jì)算的值。當(dāng)時(shí)，由公式(3)即可以求得。再由可得目標(biāo)的平均徑向速度。 單波段被動(dòng)測距單波段被動(dòng)測距，是以機(jī)載慣導(dǎo)系統(tǒng)提供的載機(jī)運(yùn)動(dòng)參數(shù)和紅外探測器對目標(biāo)輻射的響應(yīng)信息為基礎(chǔ)的。紅外探測器對目標(biāo)輻射信息的響應(yīng)電壓輻度輸出為： （4）式中：為目標(biāo)紅外光譜輻射強(qiáng)度；為光譜大氣透射率；為目標(biāo)距離，其他是探測統(tǒng)的性能參數(shù)。該方法同樣利用了兩個(gè)假設(shè)：在一個(gè)采樣周期內(nèi)和恒定不變，于是公式(4)可以寫成： (5)那么在和兩個(gè)相鄰采樣周期內(nèi)對消了和，得： （6）再結(jié)合載機(jī)和目標(biāo)空間運(yùn)動(dòng)的幾何關(guān)系方程組，聯(lián)立可迭代求解目標(biāo)的距離和速度初值，然后根據(jù)公式(6)可對目標(biāo)的后續(xù)采樣點(diǎn)進(jìn)行遞推求解，這為滿足實(shí)時(shí)解算打下了基礎(chǔ)。還可用濾波算法來進(jìn)行平滑和外推處理，提高精度。通過紅外探測器測量目標(biāo)在兩個(gè)波段、兩個(gè)采樣時(shí)刻上的輻射通量，就可以解算出目標(biāo)距離和徑向速度。 紅外探測發(fā)展前景為了滿足紅外信息獲取技術(shù)發(fā)展需求，美國等發(fā)達(dá)國家在頻譜波段上積極探索。無縫隙探測”．在微波／毫米波、可見光／中波紅外／長波紅外等波段探測方面取得了很大迸展． 紅外焦平面陣列技術(shù)首先在美國、法國等發(fā)達(dá)國家，基于窄禁帶半導(dǎo)體蹄福汞材料的單波段紅外焦平面器件技術(shù)已經(jīng)成熟，以2884元長波和256256元中波為代表的焦平面器件已基本取代了多元光導(dǎo)線列通用組件．256256元蹄福汞焦平面探測器已實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用．并已經(jīng)向更大規(guī)模的凝視型面誶焦平面探測器、雙色探測器發(fā)展．長波器件已達(dá)到256256元的規(guī)模，中、短波器件達(dá)到了512512元甚至20482048元的規(guī)模，長線陣的掃描型焦平面因其在空問對地觀測方面需求而受到高度重視，針對不同應(yīng)用目標(biāo)，1500遠(yuǎn)紅外中長波、3000遠(yuǎn)紅外短波、4000遠(yuǎn)紅外長波以及6000遠(yuǎn)紅外中、短波長線列焦平面器件紛紛問世。紅外焦平面器件技術(shù)，不但要發(fā)展基于材料溫度特性的硅Bolometer和鐵電材料熱釋電或熱容性紅外焦平面器件，還要著力發(fā)展基于微光機(jī)電技術(shù)的熱機(jī)械應(yīng)變式紅外焦平面器件。同時(shí)通過新型材料的探索，將優(yōu)異的器件結(jié)構(gòu)和材料特性有效地組合構(gòu)成性能更為優(yōu)越的焦平面器件，形成了當(dāng)前發(fā)展的重要方向之一．例如，法國的大型紅外焦平面陣列(TRFPA)和雙波段紅外焦平面陣列技術(shù)以及小像素非晶硅非制冷探測器技術(shù)研究已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展． 紅外電子物理紅外光電子物理發(fā)展的一個(gè)焦點(diǎn)就是紅外焦平面相關(guān)的物理問題。如以蹄福汞材料為主要研究對象的窄禁帶半導(dǎo)體物理已獲得很好的發(fā)展，直接支撐了以蹄福汞為代表的紅外焦平面技術(shù)}而基于半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)、納米結(jié)構(gòu)能帶工程的了帶物理也正在快速發(fā)展，有力地推進(jìn)了以量子阱紅外探測器及其它量子器件為代表的新一類焦平面技術(shù)，以光電物理為基礎(chǔ)的新型紅外探測應(yīng)用材料與物理研究也在近年變得十分活躍。紅外光電子物理已成為主要研究在紅外波段能量范圍內(nèi)電磁輻射與物質(zhì)相互作用，研究紅外輻射和探測的原理與機(jī)制，探索新的材料和器件，為紅外光電子技術(shù)提供科學(xué)基礎(chǔ)以及直接應(yīng)用的熱門學(xué)科．到目前為止，紅外預(yù)警探測系統(tǒng)集紅外探測器技術(shù)、制冷技術(shù)和光電技術(shù)、信號處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)于一體，以無源方式工作，自身隱蔽性好抗干擾能力強(qiáng)探測目標(biāo)范圍廣，已逐漸成為對來襲威脅目標(biāo)預(yù)警的主要手段之一． 雙波段探測單一波段紅外探測系統(tǒng)會(huì)由于目標(biāo)偽裝，環(huán)境干擾等因素導(dǎo)致其探測能力和準(zhǔn)確度下降，面雙波段探測器件(3—5和8—12)不但可以提高系統(tǒng)對假目標(biāo)的鑒別能力，還可以降低系統(tǒng)的闌值電平，提高系統(tǒng)的探測距離等，所以雙波段探測具有較好地發(fā)展前景。例如，法國。斯皮拉爾”艦用紅外警戒系統(tǒng)和荷蘭的IRSCAN等都采用的是雙波段探測． 復(fù)合探測由于紅外焦平面陣列技術(shù)已由單像元單色發(fā)展到雙色，并向三色、四色的方向發(fā)展，預(yù)計(jì)年前將獲得超光譜應(yīng)用的能力．目前雙色凝視焦平面陣列的野外測試已在進(jìn)行．同時(shí)采用光譜濾波器線陣多色焦平面可實(shí)現(xiàn)覆蓋可見光到長波紅外的探測，其光譜段已可多達(dá)數(shù)十個(gè)到數(shù)百個(gè)。美國波音飛機(jī)公司電子系統(tǒng)和導(dǎo)彈防御部在這方面的研究已取得了很大的進(jìn)展，波音／羅克威爾的遙感器用HgCdTe多光譜紅外焦平面PACE一1已達(dá)10241024元，Hawaii一2采用20482048元陣列已研制出來，其像元尺寸小達(dá)1818。采用雷達(dá)、紅外、紫外、激光等技術(shù)的綜合型復(fù)合光電探測器系統(tǒng)，并不斷拓展其響應(yīng)頻譜范圍，降低虛警率和提高多傳感器數(shù)據(jù)融合能力，才能滿足未來戰(zhàn)場的需要．例如，美國空軍研制的復(fù)合告警器，可同時(shí)探測紅外、可見光、紫外及射頻威脅．12 / 1
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