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《噪声等效温差_netd_测试方法分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、Vol.19No.4红外技术31噪声等效温差(NETD)测试方法分析尹达人许生龙(南京理工大学,南京,210014)(昆明物理研究所,昆明,650223)【摘要】讨论了扫描热象仪及红外焦平面凝视热象仪NETD的计算公式,其中最关键的是噪声等效带宽的计算,作者建议,除了要标定噪声等效温差,还应标定噪声等效发射率差及噪声等效反射率差。【关键词】热象仪噪声等效温差噪声等效带宽1前言参数常常不能全面反映整个系统的性能。文献[1,2,3]介绍了美军热象仪规范手册2NETD公式的推导[5]中给出的热象仪性能参数,直至目前,国内、外光机扫描热象仪NETD的推导:均沿用上述参数进行评价,
2、其中主要的测试参在一背景中有一黑体目标,两者温差为数是最小可分辨温差(MRTD)及噪声等效温T,目标的温度为T,其光谱辐射通量密度为差(NETD)。在文献[4]中,我们对MRTD进W(T),按朗伯余弦定律,则其光谱辐射亮度行了分析,本文主要分析NETD的测试方法。B(T)=[W(T)]/,若热象仪与目标的距离国内已发表了不少NETD测试数据,文献为d,且其光学系统的有效面积为A0,目标对2[11]给出“风云一号”卫星扫描辐射计NETD热象仪主镜的张角为A0/d,主镜所接收的光2≤0.8K,文献[12]中给出该焦平面凝视热象仪谱辐射照度为[B(T)A0]/d,热
3、象仪瞬时视场2NETD=0.42℃,文献[14]中给出了天津、昆为,在d处所对应的目标面积为d,忽略明、上海、北京各红外研究所研制的热象仪的大气透过率,只考虑光学系统透过率0(),热NETD值,各为0.3～0.4℃,0.1～0.2℃,0.1象仪接收该面积的目标光谱辐射功率为:～0.2℃,≤0.2℃,从下述分析估计,这些数据P(T)=(1/)W(T)A00()(1)还有噪声等效带宽计算的统一性问题。热象仪从背景扫到目标时,其接收的辐射对于NETD,文献[2]的定义是“使用3dB变化量为:P(T)A00()W(T)截止为1/(2t)的
4、标准滤波器(t为探测器滞留=(2)TT时间),在多路传输之前,系统所产生的信号及*VnD()若探测器的光谱响应率为R()=,噪声(均方根值)之比为1时,所需的大空间目abfR标(大于或等于瞬时视场)和背景的温差”。它其中fR为系统噪声等效带宽,Vn为均方根噪标志热象仪可探测的最小温差。*声电压,D()为归一化探测率,ab是探测器面实际上,噪声等效功率是电子系统普遍使积,由目标与背景的温差所产生的电压变化量为:用的参数,它是衡量系统在噪声中辨别小信号Vs()P(T)R()能力的参数,主要与滤波器带宽有关,但是这一=TT*A00()VnD(
5、)=W(T)(3)收稿日期:19961021TabfR32尹达人许生龙:噪声等效温差(NETD)测试方法分析1997年7月对系统响应波长1～2积分,用小信号近其中R1及0是在1～2中R1()及0()似,得:的平均值。*VsA0文献[10]认为,D及NETD只适合光机=T·VnabfR扫描系统,这还应深入研究。2W(T)*3若干问题讨论D()0()d(4)1T3.1噪声等效带宽的讨论把信号峰值电压与噪声的均方根值之比等对于扫描热象仪,其噪声等效带宽直接影于1时的温差定义为NETD,则:响NETD,为红外界人士关注。文
6、献[7]把热象仪电子带宽定义为:abfRNETD=A0f=k(f2-f1)(10)1其中k为常数,f2=[(AB)/()]F,f1=F,(5)2W(T)*D()0()d其中AB为搜索视场,为瞬时视场,F为帧速。1T文献[8]把电子带宽定义为:红外焦平面凝视热象仪NETD的推导是f=k/(11)按文献[11,12]的思想,具体公式还稍有不同。其中是输入脉冲宽度,k是常数,“要接从背景扫到目标时,若其温度变化T,则近于传输矩形脉冲的最佳情况,k=0.5”[8]。其辐射变化量按(2)式为:[5]目前国内红外界一般按LloydJ.M的推
7、P(T)A00()W(T)=导进行计算,系统噪声等效带宽fR定义为:TT∞22若焦平面器件的光谱响应率为R1(),在积fR=g(f)re(f)df(12)0分时间t内,由P(T)引起的输出信号电流为:其中g(f)是探测器的噪声谱,re(f)是电子Is()=R1()P(T)t放大器的调制传递函数,若放大器是一RC低通R1()A00()tT滤波器,其传递函数为r22=W(T)(6)e(f)=1/(1+f/f0),T其中f0=1/2d,d=RC,若探测器噪音是白噪焦平
