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1、激光与光电子学进展48,010401(2011)Laser&OptoelectronicsProgressZ2011《中国激光》杂志社弛豫铁电单晶光传感器噪声的处理1,231,231,2殷晓敏徐婷婷丁俊民张华1南通大学江苏省专用集成电路设计重点实验室,江苏南通22601923中国科学院传感技术联合国家重点实验室,上海200050;上海贝尔股份有限公司,上海201206摘要新型热释电材料弛豫铁电单晶(PMN2PT),其具有优异的压电效应和热释电效应,对外界的干扰也更加敏感,制成传感器后会产生更多的噪声。针对新型红外传感器读出信号中噪声的产生机理、特点进行了分析与研究,利用计算机仿
2、真出的带有白噪声和1/f噪声,信噪比为0dB左右的读出信号模型,分别使用自相关算法和小波降噪算法对其进行降噪处理,最后使用现场可编程门阵列(FPGA)实现了对实测信号的小波去噪。结果表明,自相关算法只能降低白噪声,降噪后信噪比提高了5.5dB;小波降噪算法对温度噪声、白噪声和1/f噪声等都有效果,降噪后信噪比提高了15dB。关键词信号处理;PMN2PT;红外传感器;自相关算法;小波变换中图分类号TN911.7文献标识码Adoi:10.3788/LOP48.010401ProcessingofNoiseinInfraredSensorMadefromPMN2PT1,231,21,
3、2YinXiaominXuTingtingDingJunminZhangHua1JiangsuProvincialKeyLaboratoryofApplicationSpecificIntergratedCircuitsDesign,NantongUniversity,Jiangsu,Nantong226019,China2StateKeyLaboratoryofTransducerTechnology,ChineseAcademyofSciences,Shanghai200050,China3Alcatel2Lucent,Shanghai201206,ChinaAbstrac
4、tThenewinfraredmaterial(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PMN2PT)hasmoresensitivitiesandnoisesbecauseofitsperfectpiezoelectricandpyroelectricperformances.Thecharacteristicnoisesinthenewinfraredsensorareanalyzed.Weusethealgorithmofauto2correlationandwavelettransformtoanalyzethemodelofreadoutsignal
5、withwhitenoiseand1/fnoiseat0dBsimulatedbycomputer.Thenoiseofactualsignalisreducedbywavelettransformthroughfield2programmablegatearray(FPGA).Theresultshowsthattheauto2correlationcanonlyreducewhitenoise,andthesignal2to2noiseratio(SNR)ofthesignalafterde2noiseisimprovedby5.5dB.Whilethewavelettra
6、nsformcanreducetemperaturenoise,whitenoiseand1/fnoise.TheSNRofthesignalafterde2noiseisimprovedby15dB.Keywordssignalprocessing;PMN2PT;infraredsensors;auto2correlation;wavelettransformOCIScodes040.3060;040.1880;100.74101引言[1]中国科学院上海硅酸盐研究所使用了改进的Bridgman方法,生长出了大尺寸,高质量的弛豫铁电单晶材料(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)
7、O3-xPbTiO3(PMN2PT)。这种材料对红外线的吸收大,具有较高的电流响应优值、电压响应优值和探测优值;在宽的频率及温度范围内具有大的热释电响应等综合性能,远远优于传统的热释电材料。其制成的红外探测器具有探测优值高、性能稳定和功耗低等优点。提高基于PMN2PT红外光传感器的性能,关键在于提高其输出信号的信噪比。首先需要分析新型红外传感器中噪声的种类、特点及产生的机理,由于在探测过程中存在很多不确定性,噪声及干扰也存在不确定性,只能确定传感器中器件的噪声及读出电路中的噪声。接着寻找合适
