第４６卷第３期 Ｖｏ１．４６ Ｎｏ．３ 红外与激光工程 Ｉｎｆｒａｒｅｄ ａｎｄ Ｌａｓｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２０１７年３月 Ｍａｒ．２０１７ 低温背景下红外焦平面阵列的噪声分析 余菲１，２，任栖锋 ，李素钧 ，金和１，２ （１．中国科学院光电技术研究所，四川成都６１０２０９；２．中国科学院大学，北京１０００４９） 摘 要：对红外探测器在低温背景下的噪声模型及特性进行了分析与实验研究。利用探测器噪声四 参数法计算模型与方法；搭建实验平台对红外探测器在不同低温背景温度下的性能进行测试，得到红 外探测器的低频时间噪声，高频时间噪声，低频空间噪声各自与温度、积分时间的关系。实验表明：在 一定温度区间内，低频时间噪声表现出较强的温度相关性，低频空间噪声表现出较明显非线性响应特 性，高频空间噪声表现出积分时间相关性。 关键词：制冷型红外探测器； 时间噪声； 空间噪声； 深空环境 中图分类号：ＴＮ２１５ 文献标志码：Ａ ＤＯＩ：１０．３７８８，ＩＲＬＡ２０１７４６．０３０４００３ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｎｏｉｓｅ ｆｏｒ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｆｏｃａｌ ｐｌａｎｅ ａｒｒａｙ ｉｎ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ Ｙｕ Ｆｅｉ ，Ｒｅｎ Ｑｉｆｅｎｇ ，Ｌｉ Ｓｕｊｕｎ ，Ｊｉｎ Ｈｅ ・ （１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１０２０９，Ｃｈｉｎａ ２ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｎｏｉｓｅ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｉｎ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｎｏｉｓｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｆｏｕｒ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｍｅｔｈｏｄ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｗａｓ ｓｅｔ ｕｐ ｆｏｒ ｔｅｓｔ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｏｆ ｔｈｅ ｌｏｗ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｔｅｍｐｏｒａｌ ｎｏｉｓｅ，ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｔｅｍｐｏｒａｌ ｎｏｉｓｅ，ｌｏｗ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｐａｔｉａｌ ｎｏｉｓｅ，ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｐａｔｉａｌ ｎｏｉｓｅ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｗｉｔｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｗｉｔｈｉｎ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒａｎｇｅ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｐｒｏｖｅ ｔｈａｔ ｌｏｗ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｔｅｍｐｏｒａｌ ｎｏｉｓｅ ｓｈｏｗｓ ａ ｓ￣ｏｎｇ ｃｏ．ｅｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｌｏｗ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｐａｔｉａｌ ｎｏｉｓｅ ｅｘｈｉｂｉｔｅｄ ｏｂｖｉｏｕｓ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｄｅｔｅｃｔｏｒ，ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｎｏｉｓｅ ｉｓ ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｏｎ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｏｌｅｄ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｄｅｔｅｃｔｏｒ；ｔｅｍｐｏｒａｌ ｎｏｉｓｅ； ｓｐａｔｉａｌ ｎｏｉｓｅ；ｄｅｅｐ ｓｐａｃｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ 收稿日期：２０１６—０７—１１； 修订日期：２０１６—０８—１５ 作者简介：余菲（１９９０一），男，硕士生，主要从事红外辐射方面的研究。Ｅｍａｉｌ：ｆａｌｃｏｎ＿ｙｕｆｅｉ＠１２６．ｃｏｒｎ 导师简介：任栖锋（１９７８－），男，副研究员，博士，主要从事低温红外方面的研究。Ｅｍａｉｌ：ｒｅｎｑｆ＠ｉｏｅ．ａｃ．ｃｎ ０３０４０ＨＤ３—１ 红外与激光工程 第３期 ＷＷＷ．ｉｒｌａ．ｃｎ 第４６卷 声有较强的相关性。通过 Ｓ噪声模型来分析，热 ０引言 近十年来红外探测器应用在空间探测、对地观 测、军用遥感等方面越来越多ｎ】。红外探测器在空间 压力和热循环对探测器的影响。 １．４四参数法 将图像的噪声分为时间噪声和空间噪声嗍，再将 时间和空间噪声进一步细分为低频噪声和高频噪声， 中的应用尤为重要，也向着更高灵敏度的方向发展， 而对其工作的深空低温环境的状态的测试却报道不 多。为了更为准确测量和分析探测器在该环境中的 即有４种噪声分量：低频时间噪声、高频时间噪声、低 频空间噪声、高频空间噪声。低频时间噪声又常被称 为］／ｆ噪声，常由附加噪声组成，相对于其他的噪声， 对图像的成像质量影响较小，可在较长的帧间隔后发 现。高频时间噪声，在较短的帧间隔内可以看出：在功 噪声，这里比较４种噪声分析方法，并提出详细的计 算方法，进行实验分析验证。 １红外探测器的噪声分析模型 红外探测器噪声会严重影响探测系统的成像质 量，缩短探测距离。噪声的分析方法有４种。 １．１三维噪声模型【 叫 率谱上视为白噪声；低频空间噪声，常被称为非均匀 性，指大范围的图像灰度值的非均匀性分布。高频空 间噪声是在固定模式下的图像噪声，是相同的读出电 路在短时间内读出的不同的像元灰度值。 三维噪声模型，虽然能够全面地分析探测器的 噪声成分，但是要准确地应用，对标校和测量的精度 要求很高，并要结合实际情况进行简化。单一参数 三维噪声模型将噪声分为７个相互，不相 关的分量。噪声分为３组，时间上，空间相关噪声成 分为 、Ⅳｈ、Ⅳｖ；空间上，时间相关噪声成分为Ｍ、 、帆；随机时空噪声分为‰。 三维噪声模型理论使用要求高，要通过正确的 法，虽然计算方法多，但定义方式多，容易混淆，理解 不易。ＲＭＳ噪声模型，适用于生产中大量的红外探 测器的１／ｆ噪声研究，不适用于实验室条件。四参数 法将噪声简单分为时间噪声和空间噪声，再从低频 和高频的角度分析，概念清晰、简单易懂，并能够充 分说明探测器噪声情况，适用于实验条件。 测量，准确的标校，适当的简化，才能结合算法和实 际的探测器噪声情况去分析和减少噪声。 １．２单一参数法 单一参数法，即计算噪声等效温差（ＮＥＴＤ），根 据定义可由信噪比为ｌ时的目标与背景的温差得到［４】， ２噪声的四参数法计算 ２．１低频时间噪声的计算 此测试计算方法简单；另一种方法是空间和时间的 等效噪声温差畸】： ＮＥＴＤ＝ｏ－＊【Ｍｅ￣（ＴＨ）一ＭｅａＩｌ（ＴＬ）］ （１） 低频时间噪声是图像灰度值随着时间缓慢变化 的，可通过较长时间间隔的图像灰度值计算出来，也 叫］／ｆ噪声。 计算步骤： １ｎ 此方法是在高、低两个目标温度辐照下的帧平 均响应灰度和相应的温差之比。能够避免黑体的非 均匀性，单在两个不同的时间点下环境的不一致性 会导致一定的误差；也可以通过均方根噪声值和信 号传递函数的比值计算得到 】。可通过多组数据计 算出信号传递函数，以提高计算的精度。 １．３ ＲＭＳ噪声分布模型 Ｆ（ｘ）＝￣ｂ（ｙ＋Ｓｓｉｎ一１ｚ） 一 Ａ＝ ｆ＝１ ＩＤＮ（ｉ）一ＤＮ（ｉ＋１００）Ｉ （４） ｆ－１００ Ｂ：∑．ＤＮ（ｉ）－Ｄ Ｎ（ｉ＋１００） （２） （３） （５） ｃ＝击× Ａ 为低频时间噪声。 （６） ｚ＝ ￡ Ａ 式中：ｉ指第ｆ帧图像；ＤＮ（ｆ）为第ｌ帧图像灰度值；Ｃ 这是个四参数的分布模型，含有４个变量。 为 均值，为标准差，孝为峰值，Ａ为偏度。主要用于分析 像元的缺陷和１／ｆ噪声，是大量的探测器的质量的评 估方法。说明ＲＭＳ模型和探测器材料质量和低频噪 公式（３）和公式（４）中求平均是为了减小空间噪 声对低频时间噪声的影响，尤其是减小低频空间噪 声对低频时间噪声的影响。 红外与激光工程 第３期 ＷＷＷ．ｉｒｌａ．ｃｎ 第４６卷 ２．２高频时间噪声 △ＤＮ—Ａ３＝ＡＢ３ （１６） 高频时间噪声是图像灰度值随着时间快速变化 的，在两帧图像之间可以区别出来，在功率谱上可以 看作为是白噪声，随机性较强。 占 △ＤＮ—Ａ３６＝ＡＢ３６ （１７） 计算步骤： Ａ＝∑ＩＤＮ（ｉ）一ＤＮ（ｉ＋Ｉ）Ｉ Ｂ：∑一ＤＮ（ｉ）－。ＤＮ（ｉ＋Ｉ）． （７） （８） ｃ＝ 击×亩× Ａ 空间噪声对高频时间噪声的影响。 （９ ） 同样公式（７）和公式（８）多次求平均是为了减小 空间噪声对低频时间噪声的影响，尤其是减小低频 图ｌ高频空间噪声计算示意图 Ｆｉｇ．１ Ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｐａｔｉａｌ ｎｏｉｓｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ２．３低频空间噪声的计算 低频空间噪声是每帧像元灰度值随着空间分布 缓慢变化的，也就是常说的图像整体的均匀性。去除 坏点后图像中心区域和整个图像的低频空间噪声相 近。但在实际的应用中多对中心区域的图像的均匀 性进行分析。 ３红外探测器在深空环境模拟舱中测试实验 ３．１实验设备及方法 真空低温环境模拟舱，能够模拟出红外探测器 在空间所处的深空真空低温环境。真空度优于１．０ｘ ｌ０ Ｐａ，最低温度可达１００Ｋ以下。舱内配置高精度低 温真空面源黑体，在真空环境中作为热辐射测试的 标准源，对红外探测器进行辐射测试。实验所测试的 计算步骤： 公式（１１）的求均值目的是减少时间噪声对低频 空间噪声的影响。 Ａ（ｆ）＝ＪＤＮｆ（，）一ＤＮ（ｉ）Ｉ ＝ （１０） 探测器为制冷型中波红外探测器，工作波段为３．７— ４．８ ｍ，像元数为３２０ｘ２５６，像元尺寸为３０￣ｍｘ３０ ｍ。 ２００ … 实验原理如图２所示，被测中波红外探测器和 黑体置于真空低温环境模拟舱中，并使二者中心在 Ｃ：——Ｌ一 （１２） 同一条直线上，让面源黑体充满探测器视场。将真空 ２００ｘ８１ ９２０ ２．４高频空间噪声的计算 高频空间噪声是每帧像元灰度值随着空间快速变 化，也就单个像元在该帧中与其附近像元的变化情况。 多被称为固定模式下的图像噪声。在某一时刻相同的 读出电路输出不同的灰度值响应。高频空间噪声会影 响目标细节的呈现，其计算示意图如图ｌ所示。 △ＤＮ—Ａ１＝ＩＤＮ２一ＤＮｌＩ＋１ＤＮ３一ＤＮｌＩ＋ ＩＤＮ４一ＤＮ１ Ｉ＋１ＤＮ５－ＤＮ１ Ｉ＋ ＩＤＮ６一ＤＮｌ Ｉ＋１ＤＮ７－ＤＮｌ Ｉ＋ 图２实验设备简图 Ｆｉｇ．２ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ＩＤＮ８一ＤＮ１Ｉ＋ＩＤＮ９－ＤＮ１ｌ （１３） ＡＤＮ－ＡＩ＝ＡＢ１ △ＤＮ—Ａ２＝ＡＢ２ （１４） （１５） 低温环境模拟舱制冷抽气到较低的气压下，再进行 制冷获得所需的低温测试条件。低温黑体温度通过 Ｉ）３０４ＯＯ３—３ 红外与激光工程 第３期 ＷＷＷ－ｉｄａ．ｃａ 第４６卷 控制器调节，加热从１７５ Ｋ开始，间隔５ Ｋ，升温到 －一５ｏ０“ｓ ＿ １ ５００ｉｔｓ・＿ ２ ５００ｔｔｓ－，－３ ５００ｔｔｓ 一２８５Ｋ，每个温度点都改变积分时间，连续采集２００帧。 在不同的温度条件下、不同的积分时间下，对红外探 测器标定测试。 ３．２实验噪声分析 ４０００ Ｉｔｓ．－＊－５ ０００ ｓ．．－６０００ ｓ ∞ｍ＿Ｅ Ｅ Ｅ Ｅ Ｅ Ｅ Ｅ Ｅ Ｂ ６∞ ∞ ＿ １ ０００ ｓ ２０００ ｓ 。一３０００ｌａｓ 舛 ∞：兮 攮舅 墓 ＿Ｅ ；；； ＝＝：＝＝＝＝；＝ ｌ墓要 由图３可知在深空环境模拟舱中，当黑体温度 小于２１５ Ｋ时，同一积分时间下，低频时间噪声主要 是１／ｆ噪声，不依赖于温度，即在低温真空环境中，低 温（２１５Ｋ以下）对１／ｆ噪声有较好的抑制作用；当温 度大于２１５Ｋ后，低频时间噪声也就是１／ｆ噪声表现 出较强的温度相关性。由于１／ｆ噪声是与固有载流子 浓度相关的［９】，当温度大于一定值时，内部载流子浓 图４面频时间噪声和黑体温度、积分时间的关系 Ｆｉｇ．４ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｆｒｑｕｅｎｃｙ ｔｅｍｐｏｒａｌｅ ｎｏｉｓｅ，ｂｌａｃｋｂｏｄｙ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ 图５表示在同一积分时间下，不同的黑体温度 时，低频空间噪声是先逐渐减小，再反弹增大。符合 度随温度增大，故温度的升高也导致１／ｆ噪声变大。 固有载流子浓度所产生的电流，随积分时间的提高 而变大，换句话说，同一温度下积分时间越大，其相 应的１／ｆ噪声越大。由测试实验结果分析可知，中心 区域的低频时间噪声和整个图像的低频时间噪声变 化规律是一致的。 —●一５ＯＯ ｓ—●＿－１ ５００¨ｓ－－ＩＩ，－２ ５００¨ｓ －８－－３０００“ｓ ｎ４０００ ｓ—・●－－５０００／ａｓ ‘ ５ ５００ ｕｓ ０６ ５００ ｓ —Ｉｌ一１ ０００ ｓ— ＿一２０００’ｔｌｓ ＿参考文献［１０】中红外焦平面阵列的非线性响应分析 计算的非线性响应的百分比变化规律。低频空间噪 冀ｌ０ 一晷每 ｕａ０ 叮占，事０ 声随着温度的增大而逐渐减小的过程中，主要是探 Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ 测器的量子效应对入射光子波长的非线性变化引起 的。而在２４５－２９０Ｋ温度区间内，在不同的积分时问 内，由输入强度变化引起的非线性响应，主要是由于 读出电路和Ａ，Ｄ转换器的非线性效应导致的。 ＿－一５ＯＯＩｔｓ—－＿・１ ５００Ｉｘｓ—＿－一２ ５００ｌａｓ ｉ —．．—・３ ５００Ｉｘｓ．一一Ｉ‘一６０００ｕｓ —４ ５００ｕｓ ’｛ 蚤 § 兰 言 图３低频时间噪声和黑体温度、积分时ｌ司的关系 Ｆｉｇ．３ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｌｏｗ・ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｔｅｍｐｏｒａｌ ｎｏｉｓｅ，ｂｌａｃｋｂｏｄｙ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ 图５低频空ｌ司噪声与黑体温度、积分时间的关系 Ｆｉｇ．５ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｌｏｗ—ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｐａｔｉａｌ ｎｏｉｓｅ，ｂｌａｃｋｂｏｄｙ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ 图４表明在较小的积分时间内（＜２０００ ｐ．ｓ），高频 时间噪声变化平稳。而在积分时间较大（＞２ ５００ ｔＬｓ） 时，高频时间噪声的峰值点的温度值随着积分时间 的增大而变小。在较短的积分时间内，增长缓慢，较 长的积分时间内增大迅速。如在３０００Ｉｘｓ时，高频时 间噪声峰值点在２６５Ｋ，而５０００Ｉｘｓ时峰值点在２４５Ｋ， 表１说明制冷型红外探测器在真空低温环境模 拟舱中由于读出电路和Ａ／Ｄ转换器的非线性效应 和量子效率对入射光子波长的非线性变化规律共同 作用，导致图像的非均匀性的最小时的积分时间和 温度点都不一样。结合图５可知，积分时间越大，读 出电路和Ａ，Ｄ转换器的非线性效应对图像非均匀 ６５００ ｓ时峰值点在２３５Ｋ。表明两帧之间的高频时 间噪声，在温度和积分时间共同影响下，所产生的噪 声电压较为突出。 性的影响越突出。高频空间噪声实际计算选择中心 红外与激光工程 第３期 ＷＷＷ．ｉｄａ．ｃａ 第４６卷 表ｌ不同积分时间的最小非均匀性的温度点 Ｔａｂ．１ Ｍｉｎｉｍｕｍ ｎｏｎ－ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ 区域的１８０ｘ１８０像素的矩形，计算其△ 的分布情 况。由于在低频时间噪声和高频时间噪声的分析中， 可知在２３５ Ｋ时各个积分时间点时都是增加的，而 低频空间噪声较小，重点分析在２３５ Ｋ下的高频空 间噪声。 ｐｏｉｎｔｓ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ 由表２可知，第一帧和第二帧、第１００帧的分布 情况在相同的积分时间下，ＡＢ的大小和灰度值大于 ２ ０００的个数上差别也较小。该方法简单有效地说 明，低频时间噪声和高频时间噪声对高频空间噪声 的影响较小，从最小的△ 可得出：随积分时间增大 后，中心区域的低频空间噪声较小，而高频空间噪声 增大。 同一温度（２３５Ｋ）下，不同的积分时间的变化，高 表２在２３５ Ｋ下不同积分时间的 分布 Ｔａｂ．２ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ＡＢ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ａｔ ２３５ Ｋ 频空间噪声ＡＢ的位置变化如图６所示。 同样在排除低频时间噪声和高频时间噪声的影 响下，高频空间噪声的位置没有明显的变化规律。这 种噪声随背景辐射和探测器的工作状态的漂移无规 律变化。主要是由于单个像元在相同的黑体温度下 Ｆｉｒｓｔ ｆｒａｍｅ Ｓｅｃｏｎｄ ｆｒａｍｅ Ｈｕｎｄｒｃｄｔｈ ｆｒａｍｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ２０００ｕｓ 的非线性响应造成的。而高频空间噪声的出现，和点 目标很相近，会严重影响微弱信号的探测，导致不必 要的误测，给局部非均匀性校正带来一定的困难。 Ｉｎｔｅａｒａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ４ ０００ ｓ 红外与激光工程 第３期 ｗｗｗ．ｉｄａ．ｃｎ 第４６卷 Ｓｅｃｏｎｄ ｆｒａｍｅ ｌ—ｔｕｎｄｒｅｄｔｈ ｆｒａｍｅ ｎｏｉｓｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｍｏｄｅｒｎ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｎｌｅｇｒａｎｏｎ ｉ１＂１ｅ ６ ０００ｐｓ ｓｅｎｓｏｒｓ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ，２００５，５７８４：２６２－２７１． ｎ Ｈｕｉ，Ｔｉａｎ Ｘｉｎｆｅｎｇ，Ｓｕ Ｘｉｕｑｉｎ．Ｎｏｉｓｅ ｏｆ ＣＣＤ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ［３ Ｊ Ｌｉｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｒｅｅ—Ｄ ｎｏｉｓｅ ｍｏｄｅｌ 【Ｃ】／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ， Ｓｅｃｏｎｄ ｆｒａｍｅ Ｈｕｎｄｒｅｄｔｈ ｆｒａｍｅ ２０１２，８５５８：８５５８２Ｊ． Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ６５００ｕｓ 【４１ ＡｒａｏＫａｍｏｉ，Ｙｏｓｈｉｚ Ｏｋａｍｏｔｏ，Ｔｏｓｈｉｍｉｔｓｕ Ｉｓｈｉｉ．Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ＮＥＴＤ ａｎｄ ＭＲＴＤ ｆｏｒ ＩＲ ｃａｍｅｒａ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＦＬＩＲ ｃｏｌｌｉｍａｔｏ【Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ，２００１，４３６０：４１２－４１９． 图６ ２３５Ｋ时不同的积分时间的变化，高频空间噪声ＡＢ的 位置变化 Ｆｉｇ．６ Ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｐａｔｉａｌ ｎｏｉｓｅ ＡＢ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｐｏｓｉｔｉｏｎ 【５】 Ｄｏｎ Ｒａｆｏｌ。Ｅｒｉｃ Ｃｈｏ。Ｗａｈ Ｌｉｍ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｖｅｒｙ ｌｒｇｅ ｆａｏｒｍａｔ ｌ Ｋｘ１ Ｋ ＬＷＩＲ ＱＷＩＰ ｆｏｃａｌ ｐｌａｎｅ ａｒｒａｙ【Ｃ］／／ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ，２００７，６６７８：６６７８０Ｘ． ｔ ｄｉｉｆｅｍ“ｔ ｉ“ｔ。ｇ ｔｉ。“ｔｉｍｅ ａｔ ２３５ Ｋ ［６１ Ｌｉ Ｙｉｎｇｗｅｎ，Ｐａｎ Ｄｅｂｉｎ，Ｙａｎｇ Ｃｈａｎｇｃｈｅｎｇ，ｅｔ ａ１．ＮＥＴＤ ｔｅｓｔ ｏｆ ｈｉｇｈ—ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｃａｍｅｒａ【Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ， ４结论 ２ ）７．６７２３：６７２３３Ｑ． ｈｉｇｎｏｌ Ａ，Ｖａｎｑｕｅｌｉｎ Ｇ，Ｂｒｕｎｎｅｒ Ａ，ｅｔ ａ１．ＲＭＳ ｎｏｉｓｅ ［７】 Ｃａｔ文中利用了简单有效的低频时间噪声、高频时 间噪声、低频空间噪声、高频空间噪声的计算方法， ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｈｉｇｈ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ＨｇＣｄＴｅ Ｉｎｆｒａｒｅｄ 并对红外探测器在真空低温背景下的噪声特性进行 了测试与分析。在时间噪声和空间噪声无相关性下， Ｆｏｃａｌ Ｐｌｎｅ Ａｒｒａｙｓ ｄｅｖｅｌａｏｐｍｅｎｔ【Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ， ２０１５，９４５１：９４５１２６． 充分有效地说明了在深空环境中低频时间噪声、高 频时间噪声、低频空间噪声、高频空间噪声的各自与 温度、积分时间的变化情况，表明在一定温度区间 Ｘｉａｎｇｍｉｎ，Ｎｉ Ｇｕｏｑｉｎｇ．Ｎｏｉａｓｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｃａｍｅｒａｓ ［８１ Ｌｉ【Ｊ】．Ｉｎｆｒａｒｅｄ ａｎｄ Ｌａｓｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００８，３７（Ｓ）：５２３— ５２６．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） 李相民，倪国强．红外热像仪的噪声分析【Ｊ】．红外与激光 工程，２００８，３７（Ｓ）：５２３—５２６． ｒｏｎｇ Ｒｏｇｅｒ Ｌ，Ｋｉｎｃｈ Ｍｉｃｈａｅｌ Ａ，Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ Ｊｏｈｎ Ｍ． ［９】 Ｓｔ内，低频时间噪声表现出较强的温度相关性，低频空 间噪声表现出较明显的探测器非线性响应特性，高 频空间噪声表现出积分时间相关性。 参考文献： 【１】 Ｇｏｎｇ Ｈａｉｍｅｉ，Ｌｉｕ Ｄａｆｕ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｒｅｎｄｓ ｉｎ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｏｆ １／ｆ ｎｏｉｓｅ，ｄｅｆｅｃｔｓ ａｎｄ ｄａｒｋ ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｎ ｓｍａｌｌ ｐｉｔｃｈ ＭＷＩＲ ａｎｄ ＬＷＩＲ ＨＤＶＩＰ ＨｇＣｄＴｅ ＦＰＡｓ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ，２０１３，８７０４：８７０４２０． ｕ Ｈｕｉｔｏｎｇ，Ｗａｎｇ Ｑｉ．Ｚｈｅｎｇ Ｚｈｉｗｅｉ，ｅｔ ａ１．Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ［１０】 Ｌｉｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｉｎ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｆｏｃａｌ ｐｌａｎｅ ｓｐａｃｅｂｏｒｎｅ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ［Ｊ】．Ｉｎｆｒａｒｅｄ ａｎｄ Ｌａｓｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００８，３０（１）：１８—２４．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ａｒｒａｙｓ【Ｊ】．Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｍｉｌｌｉｍ Ｗａｖｅｓ．２（１０１，２０（４）：２５３—２５８． （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） 龚海梅．刘大福．航天红外探测器的发展现状与进展［Ｊ】． 红外与激光工程，２００８，３０（１）：１８－２４ 【２］Ｐａｔｒｉｃｋ Ｏ Ｓｈｅａ，Ｓｔｅｐｈｅｎ Ｓｏｕｓｋ，Ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｉｓｓｕｅｓ ｗｉｔｈ ３Ｄ一 刘会通，王骐，郑志伟，等．红外焦平面阵列的非线性响应 分析计算【Ｊ】．红外与毫米波学报．２（Ｘ）ｌ，２０（４）：２５３—２５８． ０３０４００３—６
