一種非制冷紅外焦平面輸出動態(tài)范圍自適應調節(jié)器的制造方法
【專利摘要】一種非制冷紅外焦平面輸出動態(tài)范圍自適應調節(jié)器，它涉及非制冷紅外熱成像【技術領域】，它包含非制冷紅外焦平面陣列、A/D轉換器、成像分析模組、精密數(shù)字電位器、超低噪聲穩(wěn)壓電源，非制冷紅外焦平面陣列與A/D轉換器連接，A/D轉換器與成像分析模組連接，成像分析模組與精密數(shù)字電位器連接，精密數(shù)字電位器與非制冷紅外焦平面陣列連接，超低噪聲穩(wěn)壓電源與精密數(shù)字電位器連接；所述的A/D轉換器采用高精度A/D轉換器。它的整個動態(tài)范圍自適應控制電路結構簡單，適合小型化、低功耗設計；控制靈活，系統(tǒng)可以實時地針對目標背景的變化進行自適應調節(jié)，不需要人工干預。
【專利說明】-種非制冷紅外焦平面輸出動態(tài)范圍自適應調節(jié)器

【技術領域】：
[0001] 本實用新型涉及非制冷紅外熱成像【技術領域】，具體涉及一種非制冷紅外焦平面輸 出動態(tài)范圍自適應調節(jié)器。

【背景技術】：
[0002] 紅外焦平面成像系統(tǒng)的動態(tài)范圍表征了紅外系統(tǒng)可探測紅外福射大小的范圍，反 映了系統(tǒng)的工作性能。寬動態(tài)范圍的系統(tǒng)可W獲得更多有關目標的信息，有利于對目標的 分析和識別。特別是對于那些用來探測紅外福射特性變化較大目標的紅外成像系統(tǒng)，擁有 較寬的動態(tài)范圍顯得尤為重要。若能提高紅外焦平面成像系統(tǒng)的動態(tài)范圍，或使系統(tǒng)根據(jù) 不同的情況自動地調整其動態(tài)范圍，對于紅外焦平面成像系統(tǒng)的發(fā)展和更廣泛的應用具有 非常重要的意義。
[0003] 現(xiàn)有的非制冷紅外成像系統(tǒng)的流程為：目標通過鏡頭聚焦到紅外焦平面、經(jīng)過A/ D轉換器后的數(shù)字輸出到成像分析模塊，如圖1所示。
[0004] 目前提高紅外焦平面成像系統(tǒng)動態(tài)范圍的主要方法包括入射光強控制法和調整 積分時間法。方法一采用較為笨重的濾光片輪，用驅動電機來控制濾光片輪的轉動；而方法 二采用兩個積分器，要增加開關機構控制兩個積分器的切換。
[0005] 該些改進方法存在結構復雜、調節(jié)精度低、實時性差的缺點，需要進一步改進。 實用新型內(nèi)容：
[0006] 本實用新型的目的是提供一種非制冷紅外焦平面輸出動態(tài)范圍自適應調節(jié)器，它 的整個動態(tài)范圍自適應控制電路結構簡單，適合小型化、低功耗設計；控制靈活，系統(tǒng)可W 實時地針對目標背景的變化進行自適應調節(jié)，不需要人工干預。
[0007] 為了解決【背景技術】所存在的問題，本實用新型是采用W下技術方案；它包含非制 冷紅外焦平面陣列、A/D轉換器、成像分析模組、精密數(shù)字電位器、超低噪聲穩(wěn)壓電源，非制 冷紅外焦平面陣列與A/D轉換器連接，A/D轉換器與成像分析模組連接，成像分析模組與精 密數(shù)字電位器連接，精密數(shù)字電位器與非制冷紅外焦平面陣列連接，超低噪聲穩(wěn)壓電源與 精密數(shù)字電位器連接；所述的A/D轉換器采用高精度A/D轉換器。
[000引所述的超低噪聲穩(wěn)壓電源是由電容一-電容H C1-C3、電阻一-電阻五Rl-貼、精 密基準電源REF、誤差信號放大器UUMOS驅動器U2、耗盡型P溝道MOS管Q組成，精密基準 電源REF與電阻一Rl串聯(lián)，電阻一Rl的另一端分別與誤差信號放大器Ul的反饋信號端、電 容一 Cl的一端連接，誤差信號放大器Ul的參考信號端分別與電容二C2的一端、電阻二R2 的一端、電阻H R3的一端連接，電容二C2的另一端分別與耗盡型P溝道MOS管Q的D極、 電阻二R2的另一端、電容H C3的一端、電阻五R5的一端連接，且電容H C3與電阻五R5之 間為與精密數(shù)字電位器連接的電源輸出端，電容H C3的另一端與電阻四R4串聯(lián)，誤差信號 放大器Ul的輸出端與MOS驅動器U2的輸入端連接，MOS驅動器U2的輸出端與耗盡型P溝 道MOS管Q的G極連接，耗盡型P溝道MOS管Q的S極、MOS驅動器U2的VCC端、誤差信號 放大器Ul的VCC端均與電源輸入端連接，電容一 Cl的另一端、誤差信號放大器Ul的接地 端、MOS驅動器U2的接地端、電阻H R3的另一端、電阻四R4的另一端、電阻五R5的另一端 均接地。
[0009] 所述的精密數(shù)字電位器的VCC端與超低噪聲穩(wěn)壓電源的電源輸出端連接，精密數(shù) 字電位器的￥山￥胖、化端均與非制冷紅外焦平面陣列連接，精密數(shù)字電位器的：^^端接地， 精密數(shù)字電位器的巧7、戶5端均與成像分析模組連接。
[0010] 本實用新型的原理為：在現(xiàn)有的非制冷紅外焦平面成像電路中增加超低噪聲穩(wěn)壓 電源和數(shù)字電位器兩個芯片，在普通的紅外焦平面的輸出信號經(jīng)過后續(xù)成像處理部分進行 分析、目標灰度提取、濾波預測得到的調整參數(shù)值輸入到高精度的數(shù)字電位器，轉換成需要 的電壓值調控焦平面的VcMSACC。在得到目標灰度特征W后，計算出目標灰度在焦平面輸出 信號中的分布，采用超低噪聲運放結合高精度數(shù)字電位器實現(xiàn)焦平面偏置電壓的調節(jié)，從 硬件上實現(xiàn)了目標實時成像動態(tài)范圍場景自適應調整技術。
[0011] 所述的精密數(shù)字電位器具有信噪比高、分壓精度高、軟件可編程的功效。
[0012] 所述的超低噪聲穩(wěn)壓電源具有穩(wěn)定電壓、多功能綜合保護、尖脈沖抑制、隔離傳導 性EMI電磁干擾等功效。
[0013] 本實用新型的整個動態(tài)范圍自適應調節(jié)電路結構簡單，只需要在普通的非制冷紅 外焦平面成像電路中增加兩個芯片即可滿足要求，可W實時地針對目標背景的變化進行調 節(jié)，不需要人工干預。能有效改善焦平面輸出信號的分辨能力，提高后續(xù)圖像生成的解晰 度。

【專利附圖】

【附圖說明】：
[0014] 圖1為【背景技術】中現(xiàn)有的非制冷紅外成像系統(tǒng)的結構原理圖，
[0015] 圖2為本實用新型的結構原理圖，
[0016] 圖3為本實用新型中超低噪聲穩(wěn)壓電源的電路原理圖，
[0017] 圖4為本實用新型中精密數(shù)字電位器的電路原理圖；
[0018] 附圖標記；1-非制冷紅外焦平面陣列、2-A/D轉換器、3-成像分析模組、4-精密數(shù) 字電位器、5-超低噪聲穩(wěn)壓電源。

【具體實施方式】：
[0019] 下面結合附圖，對本實用新型作詳細的說明。
[0020] 為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，W下結合附圖及具體 實施方式，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的【具體實施方式】僅用 W解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0021] 參照圖2-圖3,本【具體實施方式】采用W下技術方案；它包含紅外焦平面陣列UA/ D轉換器2、成像分析模組3、精密數(shù)字電位器4、超低噪聲穩(wěn)壓電源5,非制冷紅外焦平面陣 列1與A/D轉換器2連接，A/D轉換器2與成像分析模組3連接，成像分析模組3與精密數(shù) 字電位器4連接，精密數(shù)字電位器4與紅外焦平面陣列1連接，超低噪聲穩(wěn)壓電源5與精密 數(shù)字電位器4連接；所述的A/D轉換器2采用高精度A/D轉換器。
[002引所述的超低噪聲穩(wěn)壓電源是由電容一-電容HC1-C3、電阻一-電阻五Rl-貼、精 密基準電源REF、誤差信號放大器UUMOS驅動器U2、耗盡型P溝道MOS管Q組成，精密基準 電源REF與電阻一Rl串聯(lián)，電阻一Rl的另一端分別與誤差信號放大器Ul的反饋信號端、電 容一 Cl的一端連接，誤差信號放大器Ul的參考信號端分別與電容二C2的一端、電阻二R2 的一端、電阻H R3的一端連接，電容二C2的另一端分別與耗盡型P溝道MOS管Q的D極、 電阻二R2的另一端、電容H C3的一端、電阻五R5的一端連接，且電容H C3與電阻五R5之 間為與精密數(shù)字電位器連接的電源輸出端，電容H C3的另一端與電阻四R4串聯(lián)，誤差信號 放大器Ul的輸出端與MOS驅動器U2的輸入端連接，MOS驅動器U2的輸出端與耗盡型P溝 道MOS管Q的G極連接，耗盡型P溝道MOS管Q的S極、MOS驅動器U2的VCC端、誤差信號 放大器Ul的VCC端均與電源輸入端連接，電容一 Cl的另一端、誤差信號放大器Ul的接地 端、MOS驅動器U2的接地端、電阻H R3的另一端、電阻四R4的另一端、電阻五R5的另一端 均接地。
[0023] 在超低噪聲穩(wěn)壓電源電路中，REF是精密基準電源，它起到提供穩(wěn)定電壓輸出的作 用，并且在電源電壓、環(huán)境溫度或是負載條件變化的情況下，對輸出電壓的影響極小；誤差 信號放大器Ul采用ERROR AMP，用來放大誤差信號，在控制環(huán)境中，誤差信號放大器Ul將 誤差信號放大，W提高控制系統(tǒng)的靈敏度，提高調節(jié)精度；MOS驅動器U2采用MOS DRIVER WITH !LIMIT,可W將控制電路輸出的脈沖放大到足W驅動下一級電路。
[0024] 超低噪聲穩(wěn)壓電源電路具有穩(wěn)定電壓、多功能綜合保護、尖脈沖抑制、隔離傳導性 EMI電磁干擾等功效。
[0025] 所述的精密數(shù)字電位器的VCC端與超低噪聲穩(wěn)壓電源的電源輸出端連接，精密數(shù) 字電位器的VH、VW、化端均與非制冷紅外焦平面陣列連接，精密數(shù)字電位器的端接地， 精密數(shù)字電位器的巧7、戶萬端均與成像分析模組連接。
[0026] 在精密數(shù)字電位器中，VH、化端分別為高電壓端和低電壓端，高、低電壓端等效于 一個機械電位器的兩個固定端，VW為滑動端，相當于機械電位器的可移動端；巧7端是加計 數(shù)輸入端，具有去抖動功能，內(nèi)部接有上拉電阻，平時能夠保持端為高電平。當巧7端輸入 低電平時，內(nèi)部計數(shù)器開始執(zhí)行加計數(shù)，滑動輸出端向上移動，化與VW之間的電阻增大，VH 與VW之間的電阻減小；端是減計數(shù)控制端，同輸入端一樣，具有去抖動功能，內(nèi)部接有 上拉電阻，平時能夠保持端為高電平。當哀5端輸入低電平時，內(nèi)部計數(shù)器開始執(zhí)行減計數(shù)， 滑動輸出端向下移動，化與VW之間的電阻減小，VH與VW之間的電阻增大；^端是自動 膽存使能端，內(nèi)部同樣具有去抖動功能。
[0027] 精密數(shù)字電位器具有信噪比高、分壓精度高、軟件可編程的功效。
[0028] 本【具體實施方式】在原來紅外焦平面的正常成像輸出的基礎上添加了超低噪聲穩(wěn) 壓電源和精密數(shù)字電位器兩個芯片。超低噪聲穩(wěn)壓電源的作用是給數(shù)字電位器提供持續(xù)穩(wěn) 定的電壓，精密數(shù)字電位器在成像分析模塊輸出控制產(chǎn)生焦平面的VcMSAcc。具體步驟是將 焦平面的輸出送到成像分析模組，經(jīng)過分析、目標灰度提取、濾波預測處理，將調整參數(shù)值 輸入到高精度的數(shù)字電位器，轉換成需要的焦平面的電壓值。
[0029] 本【具體實施方式】在現(xiàn)有的IRFPA成像電路中增加超低噪聲穩(wěn)壓電源和數(shù)字電位 器兩個芯片，把經(jīng)過后續(xù)處理的調整參數(shù)值輸入到高精度的數(shù)字電位器，轉換成需要的電 壓值調節(jié)焦平面的VCMSACC。改進后的整個動態(tài)范圍自適應控制電路結構簡單，適合小型化、 低功耗設計，能有效改善焦平面輸出信號的分辨能力，提高后續(xù)圖像生成的解晰度。
[0030] W上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用W限制本實用新型，凡在本 實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型 的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1. 一種非制冷紅外焦平面輸出動態(tài)范圍自適應調節(jié)器，其特征在于它包含非制冷紅外 焦平面陣列、A/D轉換器、成像分析模組、精密數(shù)字電位器、超低噪聲穩(wěn)壓電源，非制冷紅外 焦平面陣列與A/D轉換器連接，A/D轉換器與成像分析模組連接，成像分析模組與精密數(shù)字 電位器連接，精密數(shù)字電位器與非制冷紅外焦平面陣列連接，超低噪聲穩(wěn)壓電源與精密數(shù) 字電位器連接；所述的A/D轉換器采用高精度A/D轉換器。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種非制冷紅外焦平面輸出動態(tài)范圍自適應調節(jié)器，其特 征在于所述的超低噪聲穩(wěn)壓電源是由電容一-電容三（C1-C3)、電阻一-電阻五（R1-R5)、 精密基準電源（REF)、誤差信號放大器（Ul)、MOS驅動器（U2)、耗盡型P溝道MOS管（Q)組 成，精密基準電源（REF)與電阻一（R1)串聯(lián)，電阻一（R1)的另一端分別與誤差信號放大器 (U1)的反饋信號端、電容一（C1)的一端連接，誤差信號放大器（U1)的參考信號端分別與電 容二（C2)的一端、電阻二（R2)的一端、電阻三（R3)的一端連接，電容二（C2)的另一端分 別與耗盡型P溝道MOS管（Q)的D極、電阻二（R2)的另一端、電容三（C3)的一端、電阻五 (R5)的一端連接，且電容三（C3)與電阻五（R5)之間為與精密數(shù)字電位器連接的電源輸出 端，電容三（C3)的另一端與電阻四（R4)串聯(lián)，誤差信號放大器（U1)的輸出端與MOS驅動 器（U2)的輸入端連接，MOS驅動器（U2)的輸出端與耗盡型P溝道MOS管（Q)的G極連接， 耗盡型P溝道MOS管（Q)的S極、MOS驅動器（U2)的VCC端、誤差信號放大器（U1)的VCC 端均與電源輸入端連接，電容一（C1)的另一端、誤差信號放大器（U1)的接地端、MOS驅動 器（U2)的接地端、電阻三（R3)的另一端、電阻四（R4)的另一端、電阻五（R5)的另一端均 接地。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種非制冷紅外焦平面輸出動態(tài)范圍自適應調節(jié)器，其特征 在于所述的精密數(shù)字電位器的VCC端與超低噪聲穩(wěn)壓電源的電源輸出端連接，精密數(shù)字電 位器的VH、Vw、'端均與紅外焦平面陣列連接，精密數(shù)字電位器的i端接地，精密數(shù)字電 位器的可7、端均與成像分析模組連接。
【文檔編號】G01J5/00GK204154391SQ201420578384
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年10月9日 優(yōu)先權日:2014年10月9日
【發(fā)明者】賀菁, 王新賽, 陳向軍, 張煥芹 申請人:上海藍劍科技發(fā)展有限公司