CN105444783A - 用于线阵探测器可靠性筛选的器件性能评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于线阵探测器可靠性筛选的器件性能评估方法，首先在一定辐射条件下由检测装置分别获得响应率和噪声数据，一方面通过辐射响应温度特性公式计算标准辐射和辐射偏差率，利用标准辐射计算辐射不一致性，另一方面计算噪声等效值，进而计算器件性能参数，最后根据器件性能参数判断探测器可靠性筛选后的性能。这种检测装置包括辐射源、运算放大器、A/D转换器、控制器、串口驱动器、计算机。本发明有效解决了线阵探测器在可靠性筛选过程中器件性能评估的问题，并提出了数字化标准。

Description

用于线阵探测器可靠性筛选的器件性能评估方法

技术领域

本发明涉及线阵红外地球敏感器用线阵探测器的使用。具体涉及一种用于线阵探测器可靠性筛选的器件性能评估方法。

背景技术

红外地球敏感器，是基于地球红外辐射敏感原理的卫星姿态光学敏感器，可用于航天器相对于地球局地垂线的俯仰、滚动姿态角信号的测量、初始状态时航天器对地球的捕获和稳态运行时航天器的姿态控制，在航天领域的应用重要性举足轻重。而线阵红外地球敏感器是其发展的一个重要分支，其重要件是其选用的探测器，其准确性和可靠性较大程度有赖于其选用探测器的性能参数。其中，在红外地球敏感器应用过程中，主要影响单机工作状态的线阵探测器指标包括响应能力的稳定性、不同元响应一致性和噪声强度：响应能力的稳定性将有利于地面的在轨标定，保障红外地球敏感器的工作精度；不同元响应一致性将影响在轨红外地球敏感器捕捉地球的准确程度；信噪比能力的大小将很大程度影响红外地球敏感器工作的随机误差。

因此，对线阵探测器进行可靠性筛选试验是非常有必要的，这将有利于发现性能指标超差严重的器件，并筛选出性能相对优越的器件，有效提高红外地球敏感器的性能。现有的探测器性能评估方案极大程度依赖于检测装置：有的装置复杂、测量步骤繁琐，可靠性筛选后性能评估有效，但整个过程需要消耗大量人力、物力等成本要素；有的装置简单，但受环境特点、装置性能等各因素的影响较大，进而影响可靠性筛选后器件性能的判断。故而迫切需要提出一种能够准确完成可靠性筛选过程中探测器性能评估的方案，降低对测量装置的依赖性，减小环境因素的局限性。

发明内容

本发明的目的在于提出用于线阵探测器可靠性筛选的器件性能评估方法，筛选性能优越的线阵探测器，保证其应用后的可靠性。

用于线阵探测器可靠性筛选的器件性能评估方法,其特征在于包括以下步骤：

(1)、将线阵探测器接入检测装置，不通电的状态下保持2小时以上；

(2)、对(1)状态的装置进行加电，同时设置辐射源温度值为35℃，保持该状态5min；

(3)、由检测装置获得当前辐射源温度下探测器1～k像元的响应量，记为D₁～D_k，单位为V，其中k为线阵探测器像元总数，同时记录当前环境温度值Te_now；

(4)、由检测装置获得线阵探测器1～k像元的噪声等效值,记为N₁～N_k，单位为mV；

(5)、对装置进行断电；

(6)、根据线阵探测器第1像元辐射响应温度特性公式D＝m₁Ts+m₂Te+m₃,其中m₁、m₂、m₃分别是其辐射线性影响因子、环境温度线性影响因子、常数因子，Ts为辐射源温度，Te为环境温度，D为对应辐射源温度和环境温度条件下的辐射响应量，计算当辐射源温度值为35℃、环境温度值为23℃对应的响应量，即为第1像元的标准辐射，其值记为Db₁；

(7)、将辐射源温度值35℃和由步骤(3)获得的环境温度值Te_now代入步骤(6)所述的辐射响应温度特性公式中，得到对应的辐射响应量，即为理论值D_L1，结合由步骤(3)获得的线阵探测器第1像元响应量实测值D₁，根据公式计算辐射偏差率Dif₁；

(8)、按步骤(6)～(7),依次获得线阵探测器2～k像元的标准辐射，分别对应为Db₂、……、Db_k，以及辐射偏差率，分别对应为Dif₂、……、Dif_k；

(9)、计算按步骤(6)～(8)获得线阵探测器1～k像元标准辐射的最大值Db_max、最小值Db_min和平均值Db_ave，按公式计算所有像元辐射的不一致性，其值记为△。

(10)、计算器件性能参数其中B_△、B_Dif、B_N、B_Db、B_Dbf分别为不一致性阈值、响应偏差阈值、噪声阈值、响应能力阈值、响应区分度阈值；

(11)、若由步骤(10)获得的器件性能参数s小于1.4，则认为该线阵探测器合格。

所述的检测装置包括辐射源、运算放大器、A/D转换器、控制器、串口驱动器、计算机。其中：

辐射源为SR800R恒温黑体；

运算放大器采用OP97，工作电压范围-8V～+8V；

A/D转换电路精度为14位，转换频率16384Hz；

串口驱动器采用232串口驱动器MAX232；

控制器采用微控制器、FPGA或处理器；

线阵探测器接入运算放大器前端，接收辐射源的辐射后产生信号。信号通过运算放大器进行放大后，由AD转换器转换成数字响应量并存储在控制器中。计算机通过端口，获取经串口驱动器传输的由控制器存储的数字响应量并进行处理显示。

本发明的优点：

本发明有效解决了线阵探测器在可靠性筛选过程中器件性能评估的问题，并通过提出数字化标准保障器件性能评估的有效性，在控制可靠性筛选成本的基础上准确完成了器件性能评估。

附图说明

图1为装置结构示意图。

图2为整体处理方法流程图。

具体实施方式

按照本发明所述方法，配套某型号飞行器的线阵红外地球敏感器用线阵探测器设计了一款检测装置，进行了验证性实验，并结合红外地球敏感器进行评估。

验证性实验中，各参量的取值如下：

文中及公式中的标号	取值或参数
		k	64元
B△	4％
		BDif	6％
BN	10mV
		BDb	4.45V
BDbf	0.1V

测试结果：

Claims (2)

1.一种用于线阵探测器可靠性筛选的器件性能评估方法,其特征在于包括以下步骤：

(1)、将线阵探测器接入检测装置，不通电的状态下保持2小时以上；

(2)、对处于步骤(1)状态中的装置进行加电，同时设置辐射源温度值为35℃，保持该状态5min；

(3)、由检测装置获得当前辐射源温度下探测器1～k像元的响应量，记为D₁～D_k，单位为V，其中k为线阵探测器像元总数，同时记录当前环境温度值Te_now；

(4)、由检测装置获得线阵探测器1～k像元的噪声等效值,记为N₁～N_k，单位为mV；

(5)、对装置进行断电；

(6)、根据线阵探测器第1像元辐射响应温度特性公式D＝m₁Ts+m₂Te+m₃,其中m₁、m₂、m₃分别是其辐射线性影响因子、环境温度线性影响因子、常数因子，Ts为辐射源温度，Te为环境温度，D为对应辐射源温度和环境温度条件下的辐射响应量，计算当辐射源温度值为35℃、环境温度值为23℃对应的响应量，即为第1像元的标准辐射，其值记为Db₁；

(7)、将辐射源温度值35℃和由步骤(3)获得的环境温度值Te_now代入步骤(6)所述的辐射响应温度特性公式中，得到对应的辐射响应量，即为理论值D_L1，结合由步骤(3)获得的线阵探测器第1像元响应量实测值D₁，根据公式计算辐射偏差率Dif₁：

${\mathrm{Dif}}_1=\left|\frac{D_{L1}-D_1}{D_1}\right|;$

(8)、按步骤(6)～(7),依次获得线阵探测器2～k像元的标准辐射，分别对应为Db₂、……、Db_k，以及辐射偏差率，分别对应为Dif₂、……、Dif_k；

(9)、计算按步骤(6)～(8)获得线阵探测器1～k像元标准辐射的最大值Db_max、最小值Db_min和平均值Db_ave，按公式计算所有像元辐射的不一致性，其值记为△；

(10)、计算器件性能参数s：

$s=\frac{\mathrm{\Δ}\·\underset{i=1}{\overset{k}{\Σ}}{\mathrm{Dif}}_i\·\underset{i=1}{\overset{k}{\Σ}}{N}_i}{B_{\mathrm{\Δ}}\·B_{Dif}\·B_N}\·e^{\left|\frac{{\mathrm{Db}}_{ave}-B_{Db}}{B_{Dbf}}\right|}$

其中B_△、B_Dif、B_N、B_Db、B_Dbf分别为不一致性阈值、响应偏差阈值、噪声阈值、响应能力阈值、响应区分度阈值；

(11)、若由步骤(10)获得的器件性能参数s小于1.4，则认为该线阵探测器合格。

2.根据权利要求1所述的用于线阵探测器可靠性筛选的器件性能评估方法，其特征在于：步骤(1)所述的检测装置包括辐射源、运算放大器、AD转换器、控制器、串口驱动器、计算机，其中：

所述辐射源为SR800R恒温黑体；

所述的运算放大器采用OP97，工作电压范围-8V～+8V；

所述的AD转换电路精度为14位，转换频率16384Hz；

所述的串口驱动器采用232串口驱动器MAX232；

所述控制器采用微控制器、FPGA或处理器；

线阵探测器接入运算放大器前端，接收辐射源的辐射后产生信号，信号通过运算放大器进行放大后，由AD转换器转换成数字响应量并存储在控制器中，计算机通过端口，获取经串口驱动器传输的由控制器存储的数字响应量并进行处理显示。