CN106289729A

CN106289729A - 一种太赫兹或红外焦平面探测器自动测试系统和方法

Info

Publication number: CN106289729A
Application number: CN201610776831.7A
Authority: CN
Inventors: 郑兴; 郑杰; 杨建忠; 何璇; 蒋亚东; 吴志明; 刘子骥
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2016-08-31
Publication date: 2017-01-04

Abstract

本发明提供一种太赫兹或红外焦平面探测器自动测试系统，在国标GB17444提供的理论基础上，结合实际进行系统搭建。自动测试系统各组件包括：工控机，标定辐射源A，标定辐射源B，电机，测试器件（红外焦平面阵列探测器或者太赫兹焦平面阵列探测器），电子电路和数据传输线路。通过工控机发送指令给电子电路和电机控制器，为上位机软件的编写提供基础。通过电机搭载两个不同辐射功率的标定辐射源，减少了单个辐射源变换功率所消耗的时间；通过自动化流程设计测试步骤，实现探测器的自动化测试，节省时间的同时减少人力成本，并降低人为操作不当引起的不可控因素从而提高测试准确率。

Description

一种太赫兹或红外焦平面探测器自动测试系统和方法

技术领域

本发明属于太赫兹或红外焦平面探测器领域，具体涉及一种太赫兹或红外焦平面探测器自动测试系统和方法。

背景技术

随着社会的发展，红外成像技术在现代社会中的地位越来越重要，在军事、公共安全、医疗等方面的应用也越来越多。红外焦平面阵列（Infrared Focal Plane Array,IRFPA）探测器作为红外探测系统的核心，其质量的好坏决定最后整个红外成像系统的质量。因而在红外探测器生成过程中，需要对探测器成品进行各项性能测试，以保证其能够正常完成红外探测成像任务。

目前的红外探测器测试系统是在国标GB17444的基础上，搭建测试系统，利用标定辐射源改变辐射条件，然后分别采集相关数据再进行各项参数计算。在实际应用中，由于标定辐射源的变化需要一段时间，并且操作对测试人员有一定技术要求，因此需要投入大量的人力成本和时间成本。随着红外焦平面阵列探测器的大量需求，原有的测试系统和方法无法满足大批量的测试任务，因而急需一种高效率的节省人力成本的红外焦平面探测器自动测试系统。

非制冷太赫兹焦平面阵列（THzFPA）探测器是在红外焦平面阵列探测器的基础上，通过增强对太赫兹波段的吸收研制而成。其成像机理、测试方法可以参考红外探测器领域相关原理和方法。随着太赫兹波段应用的研究与发展，可以预见在未来，太赫兹焦平面阵列探测器将会像红外焦平面探测器一样得到广泛的应用，因而太赫兹焦平面探测器自动测试系统将会发挥重要作用。

发明内容

本发明目的是为了适应红外（太赫兹）焦平面探测器需求量增大的趋势，改进测试方法，减小人力成本和测试时间，在保证测试准确性前提下的提高测试效率。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种太赫兹或红外焦平面探测器自动测试系统包括：工控机，标定辐射源A，标定辐射源B，电机，测试器件（红外焦平面阵列探测器或者太赫兹焦平面阵列探测器），电子电路和数据传输线路。

作为优选方式，所述工控机上安装自动测试系统上位机软件，通过串口与PCIExpress总线与电子电路部分通信，控制整个测试流程，并且进行数据采集计算和分析；

作为优选方式，所述标定辐射源A和B辐射功率不同，用于标定测试条件，常用的标定辐射源为面源黑体，分别设置其温度为20摄氏度和35摄氏度，即为两种不同辐射功率的标定辐射源；

作为优选方式，所述电机的主要作用是产生驱动转矩，电机会附带一个电机控制器，可以在上位机上通过串口给电机控制器发指令控制电机的移动，电机上面安置标定辐射源A和B，在测试过程中，通过移动电机改变标定辐射源位置，从而给待测探测器不同的测试条件；

作为优选方式，所述测试器件为各类像元尺寸的红外焦平面阵列探测器或太赫兹焦平面阵列探测器；

作为优选方式，所述电子电路部分包括电压偏置源、时序控制器，它是探测器的直接控制模块，负责给探测器加上规定的偏置电压和时钟信号；

作为优选方式，所述数据传输线路负责上位机与电子电路间控制信号和数据的传输，包括串口控制信号和采集的数据，采用串口通信、PCI Express通信、CameraLink等协议。

本发明提供一种测试方法，并应用此测试方法编写上位机软件，在以上测试系统的基础上实现自动化测试。测试方法如下：

搭建好测试系统，进行系统预置，保证电源能正常供给，同时将标定辐射源调节置预定的辐射功率；

安装待测探测器，保证探测器各引脚接触良好，此时探测器处于待加电状态；

通过上位机指令，移动电机，使电机上标定辐射源A对准已经在设定状态下工作的探测器，同时，控制电子电路给探测器加电，使其工作在正常状态下；

在当前状态下，采集K帧图像数据；

移动电机，使电机上标定辐射源B对准已经在设定状态下工作的探测器；

在当前状态下，采集K帧图像数据；

上位机通过两组图像数据计算，同时，控制电子电路断电，并控制电机恢复到初始位置，

此时，我们就完成一颗探测器的测试工作，卸下探测器并收回。重复上述步骤，可以进行下一颗探测器的测试工作。

本发明有益效果为：

1 本发明对比现有太赫兹或红外焦平面探测器测试系统，我们使用两个标定辐射源，从而能够省去原来使用一个标定辐射源变换功率所消耗的时间，提高测试效率；

2 本发明从安装探测器开始，全程采用自动化测试，极大减少操作次数，降低人力成本，从而在最后节省整个探测器的生产成本；

3 本发明在安装探测器后，由机器控制整个测试流程，从而避免由于测试人员疏忽导致的各种不确定因素，从而提高了测试的正确率。

附图说明

图1为本发明各组成部分示意图，其中101为标定辐射源B,102为标定辐射源A,103为电机，104为数据传输线路中控制线路部分，105为工控机，106为待测探测器，107为电子电路装置，108为数据传输线路中数据传输部分。

图2为本发明测试方法的流程示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

图1所示为本发明一个实施例的各部分框架图。如图1所示，各部分组成为： 101为标定辐射源B,102为标定辐射源A,103为电机，104为数据传输线路中控制线路部分，105为工控机，106为待测探测器，107为电子电路装置，108为数据传输线路中数据传输部分。

我们以非制冷红外焦平面探测器为例，进行实施例的说明。

本实施例中待测探测器106为非制冷红外焦平面阵列探测器，其常见尺寸有384*288、640*480等。

在所示工控机上安装自动测试系统上位机软件，通过串口与PCI Express总线与电子电路部分通信，控制整个测试流程，并且进行数据采集计算和分析；

由于红外探测器对温度敏感，所以选用面源黑体作为标定辐射源，而且在计算探测器响应、NETD等参数过程中，需要两种不同辐射功率下的探测器电压输出作差，所以给面源黑体设置两种温度。其中，标定辐射源A的温度设为20摄氏度，B设为35摄氏度。

所述电机的主要作用是产生驱动转矩，电机会附带一个电机控制器，可以在上位机上通过串口给电机控制器发指令控制电机的移动，电机上面安置标定辐射源A和B，在测试过程中，通过移动电机改变标定辐射源位置，从而给待测探测器不同的测试条件。

所述电子电路部分包括电压偏置源、时序控制器，它是探测器的直接控制模块，负责给探测器加上规定的偏置电压和时钟信号；选择FPGA或者单片机作为其控制芯片，并且通过FPGA或者单片机配合相应芯片对探测器的偏压时钟信号等进行直接控制，并且将探测器工作时输出通过PCI Express或者CameraLink等协议传输到工控机上，通过串口通信协议与上位机通信，从而收发指令信号。

在以上系统的基础上，结合图2所述测试方法编写上位机软件便可以完成红外探测器的自动化测试，其测试步骤如下：

（1）搭建好测试系统，进行系统预置，保证电源能正常供给，同时将标定辐射源调节置预定的辐射功率；

（2）安装待测探测器，保证探测器各引脚接触良好，此时探测器处于待加电状态；

（3）通过上位机指令，移动电机，使电机上标定辐射源A对准已经在设定状态下工作的探测器，同时，控制电子电路给探测器加电，使其工作在正常状态下；

（4）在当前状态下，采集K帧图像数据；

（5）移动电机，使电机上标定辐射源B对准已经在设定状态下工作的探测器；

（6）在当前状态下，采集K帧图像数据；

（7）上位机通过两组图像数据计算，同时，控制电子电路断电，并控制电机恢复到初始位置，

此时，我们就完成一颗探测器的测试工作，卸下探测器并收回。

（8）回到步骤（2），可以进行下一颗探测器的测试工作。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种太赫兹或红外焦平面探测器自动测试系统，其特征在于：包括工控机、标定辐射源A、标定辐射源B、电机、测试器件、电子电路和数据传输线路；其中工控机用于控制测试流程和进行数据计算；标定辐射源A和标定辐射源B提供测试条件；电机用于移动辐射源位置；测试器件为红外焦平面阵列探测器或者太赫兹焦平面阵列探测器；电子电路为测试器件提供偏压和时钟；数据传输线路可以传输控制指令数据和测试图像数据。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：标定辐射源A和标定辐射源B功率不同，用于提供两种不同的测试条件，便于参数的计算。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：电机产生驱动转矩，电机包括电机控制器，所述电机控制器可以接收来自于上位机的指令并控制电机的移动，电机上面安置所述标定辐射源A和标定辐射源B，电机移动使得标定辐射源A和标定辐射源B分别辐射探测器。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：工控机通过发送指令给电子电路和电机控制器，使其按预定程序进行工作。

5.一种使用权利要求1至4中任意一项所述的测试系统进行测试的方法，其特征在于，包括：

进行系统预置，将标定辐射源A和标定辐射源B调节至预定的辐射功率；

安装待测探测器；

移动电机，使电机上的标定辐射源A对准已经在设定状态下工作的探测器；

在当前状态下，采集K帧图像数据，获得第一组图像数据；

移动电机，使电机上的标定辐射源B对准已经在设定状态下工作的探测器；

在当前状态下，采集K帧图像数据，获得第二组图像数据；

根据所述第一组图像数据和所述第二组图像厨具计算所述待测探测器的参数。