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红外热成像仪系统的噪声

日期: 2020-09-15 15:51:34.0  作者: 拓普瑞  浏览次数: 501
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生活中我们对于噪音都是非常排斥的,在评估红外热成像仪系统的性能时,噪声模型是很重要的。噪声的存在会使探测器的分辨能力下降,并限制红外热成像仪系统的动态性能。噪声是随机变量,它由振幅随机和相位随机的许多频率分量组成,因此其波形为非周期的非正弦量。噪声等效温差主要由噪声源、探测器电路以及测量点和测量电路决定。在非成像的第一代红外探测器中,时间和空间上随机的噪声是最主要的噪声源,它包括光子噪声、热噪声、放大器噪声、数字化噪声。其中光子噪声占主导地位,光子噪声直接与探测过程有关。

红外热成像仪

红外探测器的光敏材料是通过吸收光子产生光电子的。光子到达探测器的随机性就会引起光子噪声。光子噪声的光谱强度与频率无关,属于白噪声。由光子产生的载流子的寿命是有限的。

热噪声或约翰逊噪声是指导体中电荷载流子的随机热运动产生的噪声。这种载流子的运动类似于微粒的布朗运动。在无外加电压时,载流子热运动的方向杂乱无章,没有规律。随着温度的升高,这种热运动变的更加剧烈。对于许多需制冷的探测器,热噪声小于光子噪声。热噪声也属于白噪声,主要由等效电阻的阻抗、绝对温度决定。

红外探测器的处理电路通常都需要一级或多级放大器电路。放大器由许多元件组成,既有白噪声又有1/f噪声。在先进的红外探测系统的处理电路中,虽然放大器噪声通常比红外探测器本身的噪声要小得多,但是这部分噪声还不能忽略不计。

第二代焦平面红外探测系统为了处理高帧频的数据,要对数据进行采样。通常采用高速的数字电路进行数字化处理,将探测器产生的模拟信号转为数字信号的过程要降低信噪比。信噪比的降低是由于数字化近似值的量化台阶是有限的,这种近似即为数字化噪声。

拓普瑞在红外热成像仪前对图像进行了降噪处理,保证热图像的质量。


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