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紅外熱成像儀系統(tǒng)的噪聲

日期: 2020-09-15 15:51:34.0  作者: 拓普瑞  瀏覽次數(shù): 3685
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生活中我們對(duì)于噪音都是非常排斥的，在評(píng)估紅外熱成像儀系統(tǒng)的性能時(shí)，噪聲模型是很重要的。噪聲的存在會(huì)使探測(cè)器的分辨能力下降，并限制紅外熱成像儀系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。噪聲是隨機(jī)變量，它由振幅隨機(jī)和相位隨機(jī)的許多頻率分量組成，因此其波形為非周期的非正弦量。噪聲等效溫差主要由噪聲源、探測(cè)器電路以及測(cè)量點(diǎn)和測(cè)量電路決定。在非成像的第一代紅外探測(cè)器中，時(shí)間和空間上隨機(jī)的噪聲是最主要的噪聲源，它包括光子噪聲、熱噪聲、放大器噪聲、數(shù)字化噪聲。其中光子噪聲占主導(dǎo)地位，光子噪聲直接與探測(cè)過(guò)程有關(guān)。

紅外熱成像儀

紅外探測(cè)器的光敏材料是通過(guò)吸收光子產(chǎn)生光電子的。光子到達(dá)探測(cè)器的隨機(jī)性就會(huì)引起光子噪聲。光子噪聲的光譜強(qiáng)度與頻率無(wú)關(guān)，屬于白噪聲。由光子產(chǎn)生的載流子的壽命是有限的。

熱噪聲或約翰遜噪聲是指導(dǎo)體中電荷載流子的隨機(jī)熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的噪聲。這種載流子的運(yùn)動(dòng)類似于微粒的布朗運(yùn)動(dòng)。在無(wú)外加電壓時(shí),載流子熱運(yùn)動(dòng)的方向雜亂無(wú)章，沒(méi)有規(guī)律。隨著溫度的升高，這種熱運(yùn)動(dòng)變的更加劇烈。對(duì)于許多需制冷的探測(cè)器，熱噪聲小于光子噪聲。熱噪聲也屬于白噪聲，主要由等效電阻的阻抗、絕對(duì)溫度決定。

紅外探測(cè)器的處理電路通常都需要一級(jí)或多級(jí)放大器電路。放大器由許多元件組成，既有白噪聲又有1/f噪聲。在先進(jìn)的紅外探測(cè)系統(tǒng)的處理電路中，雖然放大器噪聲通常比紅外探測(cè)器本身的噪聲要小得多，但是這部分噪聲還不能忽略不計(jì)。

第二代焦平面紅外探測(cè)系統(tǒng)為了處理高幀頻的數(shù)據(jù)，要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣。通常采用高速的數(shù)字電路進(jìn)行數(shù)字化處理，將探測(cè)器產(chǎn)生的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)的過(guò)程要降低信噪比。信噪比的降低是由于數(shù)字化近似值的量化臺(tái)階是有限的，這種近似即為數(shù)字化噪聲。

拓普瑞在紅外熱成像儀前對(duì)圖像進(jìn)行了降噪處理，保證熱圖像的質(zhì)量。


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