CN115183879A - 一种智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台及其测试方法 - Google Patents

一种智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台及其测试方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115183879A
CN115183879A CN202210800412.8A CN202210800412A CN115183879A CN 115183879 A CN115183879 A CN 115183879A CN 202210800412 A CN202210800412 A CN 202210800412A CN 115183879 A CN115183879 A CN 115183879A
Authority
CN
China
Prior art keywords
spi
circuit
data
detector
focal plane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210800412.8A
Other languages
English (en)
Inventor
陈相洪
黄晓宗
杨晓强
曾岩
黄文刚
李健壮
彭伟
史凡萍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CETC 24 Research Institute
Original Assignee
CETC 24 Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CETC 24 Research Institute filed Critical CETC 24 Research Institute
Priority to CN202210800412.8A priority Critical patent/CN115183879A/zh
Publication of CN115183879A publication Critical patent/CN115183879A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G01J5/12—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/90—Testing, inspecting or checking operation of radiation pyrometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/2801—Testing of printed circuits, backplanes, motherboards, hybrid circuits or carriers for multichip packages [MCP]
    • G01R31/281—Specific types of tests or tests for a specific type of fault, e.g. thermal mapping, shorts testing
    • G01R31/2815—Functional tests, e.g. boundary scans, using the normal I/O contacts
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/282—Testing of electronic circuits specially adapted for particular applications not provided for elsewhere
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T1/00—General purpose image data processing
    • G06T1/0007—Image acquisition
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G01J5/12—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
    • G01J2005/123—Thermoelectric array
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10048—Infrared image

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

Abstract

本发明涉及智能型红外焦平面探测器技术领域，具体涉及一种智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台及其测试方法，测试平台包括红外摄像头、探测器、杜瓦罐、DUT板、FPGA主控板、cameralink图像采集转换板、PC模块；本发明采用UART转SPI数据传输，上位机SPI配置界面，减少电路SPI配置时外界干扰产生误码和乱码的情况，可提高SPI寄存器批量配置效率和准确率，本发明具有红外视频图像在线监测能力和多芯测试能力，可以提高批量测试效率。

Description

一种智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台及其测试 方法
技术领域
本发明涉及智能型红外焦平面探测器技术领域，具体涉及一种智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台及其测试方法。
背景技术
智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台是验证智能型红外焦平面电路性能的核心平台，其性能直接关系到智能型红外焦平面电路的性能评价。搭建一个有效的性能参数测试平台是对智能型红外焦平面阵列器件进行准确评价的前提，这对于智能型红外焦平面电路的设计者和使用者来说都有着非常重要的指导意义。
保证在出厂前100％对电参数进行测试筛选，使得每一只电路的每一个像元都能得到准确测试，从用户的角度对每一只电路进行***评估，做好电路的性能评估工作，因此需要开展智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台的技术研究，提升智能型红外焦平面电路的测试精度，特别是提升批量测试的效率。
智能型红外焦平面电路相较于传统焦平面电路更加智能，功能更多，测试更复杂。传统的红外焦平面测试平台普适性较差，现今的红外焦平面电路的测试平台大多数为定制化，且不能同时对智能型红外焦平面成品电路和裸芯片进行测试；测试平台对测试环境，测试效率，测试精度要求也越来越高，传统的红外焦平面电路测试平台无法满足智能型红外焦平面电路的测试要求。
发明内容
为了在稳定可靠的同时可以对成品电路和裸芯片进行批量测试的智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台及利用该平台进行测试，本发明提出一种智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台及其测试方法，所述测试平台包括红外摄像头、探测器、杜瓦罐、DUT板、FPGA主控板、cameralink图像采集转换板、PC模块，其中：
红外摄像头，用于采集不同波长的红外光并通过投射传递给探测器；
探测器，用于键合红外焦平面芯片，并提供一个液氮环境，用于感应红外摄像头投射进来不同波长的红外光，且探测器与FPGA主控板相连；
杜瓦罐，用于真空的容器装置，为DUT板提供超低温液氮浸泡环境；
DUT板，用于放置电路测试夹具，该夹具用来承载只能型红外焦平面电路；
FPGA主控板，用于为DUT板和探测器提供电源和时钟信号，
cameralink图像采集转换板，用于将FPGA主控板传输过来的并行数字信号进行cameralink总线协议转换，将并行数据串行输出给PC模块；
PC模块，用于保存cameralink图像采集转换板传输的数据，以及获取SPI配置文件并将SPI配置文件传输给FPGA主控板。
进一步的，FPGA主控板包含电源控制模块、时钟控制模块、UART转SPI模块以及数字采集模块，其中：
电源控制模块，用于为DUT板和探测器提供电源，并通过改变电压的大小来实现电路的调试和摸底；
时钟控制模块，用于为DUT板和探测器提供LVDS格式的时钟信号，并通过改变时钟频率来实现电路的调试和摸底；
UART转SPI模块，用于将UART数据转换为SPI数据，并对DUT板和探测器进行寄存器批量配置，来开启电路的不同功能；
数字采集模块，用于为DUT板和探测器提供LVDS数字格式的信号，并通过数字IO口来进行信号传输。
进一步的，PC模块上安装有图像采集卡和SPI配置端，其中：
图像采集卡，用于将通过视频线缆传输过来的串行数据进行解析成像，并对电路全参数进行测试分析和数据保存；
SPI配置端，用于将生成的SPI配置文件通过UART通信协议传输给所述的FPGA主控板中的UART转SPI模块，UART转SPI模块将UART数据转换为SPI数据；将转换好的SPI数据对DUT板中的电路或探测器中的芯片分别进行SPI配置，启动红外焦平面电路的智能算法，根据不同的SPI配置实现不同功能。
进一步的，启动红外焦平面电路的智能算法的过程包括：
为了启动红外焦平面电路不同的智能算法，需要对电路内部的寄存器生成不同测试功能的SPI配置文件和FPGA配置文件；
SPI配置端将生成的SPI配置文件通过UART通信协议传输给UART转SPI模块，UART转SPI模块将UART格式数据转换为SPI格式数据；
同时FPGA主控板将生成的FPGA配置文件传给所述的数字采集模块，数字采集模块生成LVDS数据格式的信号；
将转换好的SPI数据和LVDS信号对DUT板中的电路和所述的探测器的芯片分别进行SPI配置和FPGA配置，从而启动红外焦平面电路的智能算法，本发明所述的智能算法由双向计数、增益可选、溢出处理方式、IWR模式、背景减除、盲元补偿、非均匀性校正、开窗、像素合并、时间延迟积分、空间滤波、图像均衡变换构成，启动该算法即启动上述器件，器件的具体连接以及实现的功能在现有技术中有记载，本发明不再赘述。
进一步的，SPI配置端使用PC机上的VB软件平台自主开发的人机交互界面，对SPI配置文件进行批量导入给FPGA主控板，FPGA主控板再对电路内部的寄存器进行批量配置，同时能够将电路内部的寄存器值通过FPGA进行批量回读，并在PC端人机交互界面显示，其中数据发送时的发送方式包括逐帧发送和打包发送。
进一步的，cameralink图像采集转换板包括：
通过cameralink通信协议采用了DS90CR287MTD芯片将FPGA采集回来的并行数据转换为串行数据，将转换完成后的串行数据传输给PC模块的图像采集卡进行识别；
同时采用DS90LV049TMT芯片实现图像采集卡数据接收成功后给FPGA进行反馈；
本发明中cameralink图像采集转换板能够实现LVDS时钟转换频率达85MHz，接收LVDS数据速率达2.38Gbps，处理数据位宽达28位。
本发明提供一种智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台的测试方法，其特征在于，使用上述一种智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台，测试过程包括以下步骤：
步骤一：搭建芯片测试平台，包括将红外摄像头和探测器摆放到相应位置，即保证红外摄像头和探测器在一条水平线上面，且使探测器感光窗口能够完全被红外摄像头覆盖；使用J30J-25ZKL接口将探测器、DUT板和FPGA主控板进行连接；使用6469169-1高速连接器将FPGA主控板和cameralink图像采集转换板进行连接；使用视频线缆将cameralink图像采集转换板和图像采集卡进行连接；待整个红外焦测试平台摆放在固定位置后，再将准备好的液氮倒入探测器中，对里面键合好的芯片进行液氮制冷；
将杜瓦罐摆放到与探测器同一水平的相对位置，并将DUT板放入到杜瓦罐当中；选择一个合适的高度放置FPGA主控板，然后同样地使用J30J-25ZKL接口将FPGA主控板和DUT板进行连接；同样地使用6469169-1高速连接器将FPGA主控板和cameralink图像采集转换板进行连接；同样地使用视频线缆将cameralink图像采集转换板和图像采集卡进行连接；待整个红外焦平面测试平台摆放在固定位置后，再将准备好的液氮倒入杜瓦罐中，对里面夹具中的成品电路进行液氮制冷；完成芯片测试平台的搭建；
步骤二：测量杜瓦罐和DUT板的制冷效果，若杜瓦罐和DUT板温度降到了-196℃，则确认整个测试平台在一个稳定的测试环境，测试环境稳定后则将准备好的电源设置成为相应的电压值，并进行限流设置；开始对测试平台进行上电启动，看电流是否正常；然后启动图像采集卡，看是否有默认配置的图像输出；如果图像采集卡显示正常，则测试平台完成了正常启动；
步骤三：根据电路工作模式，对电路寄存器生成不同测试功能的SPI配置文件和FPGA配置文件，SPI配置端将生成的SPI配置文件通过UART通信协议传输给FPGA主控制板中的UART转SPI模块，UART转SPI模块将UART格式数据转换为SPI格式数据，采用UART通信协议来进行数据传输具有传输数据快，数据量大等优点，同时开发出PC机人机交互界面，实现可视化SPI配置；接着FPGA配置端将生成的FPGA配置文件传输给FPGA主控制板中的数字采集模块，数字采集模块生成LVDS数据格式的信号；将转换好的SPI数据和LVDS信号对DUT板和探测器分别进行SPI配置和FPGA配置，从而使红外焦平面电路的智能算法开始启动；
步骤四：将准备好的液氮倒入杜瓦罐和探测器中，待测试电路和芯片温度稳定以后，通过图像采集卡和PC机中的图像采集软件测试并记录，记录探测器的输出数据；改变电路的工作模式，使其分别工作在不同的功能和状态，再次测试并记录杜瓦罐和探测器的输出数据；
步骤五：测试完成后，记录好电路和探测器测试结果和对应数据，然后将测试平台进行断电，将DUT板夹具中的电路取出换一只电路或换一个新的探测器，重复步骤一到步骤四，直到所有的电路和探测器全部完成测试。
本发明使用红外摄像头探测***环境，通过智能型红外焦平面电路将红外光模拟信号转换为数字信号，并进行芯片级算法处理，然后将算法处理后的数字信号传递给FPGA主控板，主控板对数字信号进行帧行分发并传递给cameralink图像采集转换板，图像采集转换板通过cameralink总线协议，将并行数据串行输出，PC机通过视频线缆进行视频成像。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本超低温成像测试平台具有成本低，操作简便，电路批量测试快，精度高；
2、本发明的cameralink图像采集转换板将采集的图像数据实时传输至PC模块的图像采集卡，图像采集卡采用半长PCLe x4板卡，高速图像采集达1GB/s，可满足大阵列、多数据位的红外焦平面探测器的信号传输；
3、本发明能够对智能型红外焦平面电路和芯片进行测试，测试平台能够在超低温下对电路进行性能批量测试与评估，同时实现图像在线监测；
4、本发明上位机图像采集软件采用中国自主研发的IRCamExpert-CETC图像采集软件，保证了智能型红外焦平面电路每个像元测试的准确性，保证测试程序可移植，可编程，可根据需要改算法，实现完全国产化。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的智能型红外焦平面超低温成像测试平台的***框图；
图2为本发明实施例1提供的智能型红外焦平面超低温成像测试平台的测试流程图；
图3为本发明实施例2提供的智能型红外焦平面超低温成像测试平台的软件框图；
图4为本发明实施例2提供的智能型红外焦平面超低温成像测试平台的SPI配置端。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台，包括红外摄像头、探测器、杜瓦罐、DUT板、FPGA主控板、cameralink图像采集转换板、PC模块，其中：
红外摄像头，用于采集不同波长的红外光并通过投射传递给探测器；
探测器，用于键合红外焦平面芯片，并提供一个液氮环境，用于感应红外摄像头投射进来不同波长的红外光，且探测器与FPGA主控板相连；
杜瓦罐，用于真空的容器装置，为DUT板提供超低温液氮浸泡环境；
DUT板，用于放置电路测试夹具，该夹具用来承载只能型红外焦平面电路；
FPGA主控板，用于为DUT板和探测器提供电源和时钟信号，
cameralink图像采集转换板，用于将FPGA主控板传输过来的并行数字信号进行cameralink总线协议转换，将并行数据串行输出给PC模块；
PC模块，用于保存cameralink图像采集转换板传输的数据，以及获取SPI配置文件并将SPI配置文件传输给FPGA主控板。
实施例1
如图1所示，一种智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台，包括红外摄像头、探测器、杜瓦罐、DUT板、FPGA主控板、cameralink图像采集转换板、PC模块。其中：
①红外摄像头：红外摄像头将不同波长的红外光进行投射传递给探测器。
②探测器：探测器键合红外焦平面芯片，提供一个液氮环境，并感应红外摄像头投射进来的不同波长的红外光，并与FPGA主控板相连；
③杜瓦罐：杜瓦罐是真空的容器装置，为DUT板提供超低温液氮浸泡环境；
④DUT板：DUT板采用Rogers的PCB板材进行加工，上面放置电路测试夹具，来承载智能型红外焦平面电路，并浸泡在液氮中，与FPGA主控板相连；
⑤FPGA主控制板，FPGA主控制板采用FR-4的PCB板材加工，并与DUT板和探测器相连，其特征在于，包括：
电源控制模块：电源控制模块为DUT板和探测器提供电源，并程控改变电压的大小来实现电路的调试和摸底；
时钟控制模块：时钟控制模块为DUT板和探测器提供LVDS格式的时钟信号，并能够程控改变时钟频率来实现电路的调试和摸底；
UART转SPI模块：UART转SPI模块将SPI配置端传输过来的UART数据转换为SPI数据，并对DUT板和探测器进行寄存器批量配置，来开启电路的不同功能；
数字采集模块：数字采集模块为DUT板和探测器提供LVDS格式的数字信号，并通过数字IO口来进行数据传输；
⑥cameralink图像采集转换板：cameralink图像采集转换板采用FR-4的PCB板材加工，并与图像采集卡和FPGA主控板相连。cameralink图像采集转换板将FPGA主控板传输过来的并行数字信号进行cameralink总线协议转换，将并行数据串行输出给图像采集卡；
⑦PC模块，PC模块是集成在PC机上，其特征在于，包括：
图像采集卡：图像采集卡安装在PC机上，图像采集卡将通过视频线缆传输过来的串行数据进行解析成像，并对电路全参数进行测试分析和数据保存；
SPI配置端：SPI配置端安装在PC机上，SPI配置端将数据通过UART通信协议传输给FPGA主控板中的UART转SPI模块，对控制电路实现不同功能。
为了实现上述目的，本发明提供了一种智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台，其中测试平台的软件配置如下：
首先对电路寄存器生成不同测试功能的SPI配置文件和FPGA配置文件。然后SPI配置端将生成的SPI配置文件通过UART通信协议传输给FPGA主控板中的UART转SPI模块，UART转SPI模块将UART数据转换为SPI数据；接着FPGA配置端将生成的FPGA配置文件传输给FPGA主控板中的数字采集模块，数字采集模块生成LVDS数据格式的信号。最后将转换好的SPI数据和LVDS信号对DUT板中的电路或探测器中的芯片分别进行SPI配置和FPGA配置，从而启动红外焦平面电路的智能算法。
为了实现上述目的，本发明中SPI配置端使用PC机上的VB软件平台自主开发的人机交互界面，对SPI配置文件进行批量导入给FPGA主控板，FPGA主控板再对电路内部的寄存器进行批量配置，同时能够将电路内部的寄存器值通过FPGA进行批量回读，并在PC端人机交互界面显示。其中数据发送时包括选择“逐帧发送”和“打包发送”。
可选地，本发明中FPGA配置端使用ISE软件进行自主编写的软件程序界面，能够对图像信号进行采集和传输，在线处理和分析。通过FPGA程序对UART数据进行解析和识别，FPGA对电路图像数据的采集和数据格式转换，并传输给DUT和探测器的SPI接口。
为了实现上述目的，本发明提供了一种智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台，其中图像采集流程如下：
当电路正常工作以后，使用红外摄像头探测不同波长的红外信号，然后通过探测器将红外光模拟信号转换为数字信号，并进行芯片级智能算法处理，然后将算法处理后的数字信号通过数字IO口将图像数据回传给FPGA主控板中的数字采集模块，FPGA主控板对数字信号进行帧行分发图像预处理，将预处理后的数据再次传递给cameralink图像采集转换板，图像采集转换板进行cameralink总线协议转换，将并行数据转换为串行数据，接着将转换好的数据传递给图像采集卡，图像采集卡通过上位机成像处理软件进行图像采集，然后通过图像处理界面进行成像。
为了实现上述目的，本发明中cameralink图像采集转换板自主设计，由于通过FPGA转换板传递过来的LVDS数据需要通过cameralink进行通信协议转换才能被上位机的图像采集卡进行识别，所以设计了一款cameralink总线协议转接板来进行图像处理。本实施例中，cameralink通信协议采用了DS90CR287MTD芯片将FPGA采集回来的并行数据转换为串行数据，将转换完成后的串行数据传输给PC模块的图像采集卡进行识别；同时采用DS90LV049TMT芯片实现图像采集卡数据接收成功后给FPGA进行反馈，本实施例的cameralink图像采集转换板能够实现LVDS时钟转换频率达85MHz，接收LVDS数据速率达2.38Gbps，处理数据位宽达28位。
可选地，本发明中图像采集卡采用半长PCIE x4的插槽；能够同时获取两个Cameralink相机的图像；同时能够获取区域内二进制和RGB数字图像；每个通道快速的图像获取速度达到了255MB/s；图像数据转换到主板内存达到了1024MB/s。
实施例2
本实施例提供了一种智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台的测试方法，其测试流程图包括以下步骤：
步骤1：搭建测试平台
①搭建芯片测试平台：
搭建芯片测试平台，将红外摄像头和探测器摆放到相应位置，并保证在一条水平线上面，使探测器感光窗口能够完全被红外摄像头覆盖；使用J30J-25ZKL接口将探测器和FPGA主控板进行连接；使用6469169-1高速连接器将FPGA主控板和cameralink图像采集转换板进行连接；使用视频线缆将cameralink图像采集转换板和图像采集卡进行连接；待***摆放在固定位置后，再将准备好的液氮倒入探测器中，对里面键合好的芯片进行液氮制冷。
②搭建成品测试平台：
搭建成品测试平台，将杜瓦罐摆放到合适的位置，并将DUT板放入到杜瓦罐当中；选择一个合适的高度放置FPGA主控板，然后同样地使用J30J-25ZKL接口将FPGA主控板和DUT板进行连接；同样地使用6469169-1高速连接器将FPGA主控板和cameralink图像采集转换板进行连接；同样地使用视频线缆将cameralink图像采集转换板和图像采集卡进行连接；待***摆放在固定位置后，再将准备好的液氮倒入杜瓦罐中，对里面夹具中的成品电路进行液氮制冷。
步骤2：***上电和启动图像采集卡
完成测试平台搭建后，确认整个测试平台是否在一个稳定的测试环境，确保降低测试环境带来的干扰；将准备好的电源设置成为相应的电压值，并进行限流设置；将所有测试装置固定到相应位置后，开始对测试平台进行上电启动，看电流是否正常；然后启动图像采集卡，看是否有默认配置的图像输出；如果图像采集卡显示正常，则测试平台完成了正常启动。
步骤3：红外焦平面电路SPI配置和FPGA配置
根据电路不同的工作模式，首先需要对电路寄存器进行SPI配置和FPGA配置，然后才能使电路在液氮中正常工作。具体操作流程请结合实例3测试平台的软件框图所示。
步骤4：在液氮中进行电路不同工作模式下的数据采集和参数计算
将准备好的液氮倒入杜瓦罐和探测器中，待测试电路和芯片温度稳定以后，通过图像采集卡和PC机中的图像采集软件测试并记录，记录探测器的输出数据；改变电路的工作模式，使其分别工作在不同的功能和状态，再次测试并记录杜瓦罐和探测器的输出数据；智能型红外焦平面电路超低温成像平台是基于行列级ADC读出电路的测试评价方法，根据中华人民共和国国家标准GB/T17444－2013《红外焦平面阵列参数测试技术》进行研究。其中测试参数包括：
①功能测试：双向计数、增益可选、溢出处理方式、IWR模式、背景减除、盲元补偿、非均匀性校正、开窗、像素合并、时间延迟积分(TDI)、空间滤波、图像均衡变换；
②常规指标测试：对整帧、具体行、具体列、具体像元的大小、极值、均值、噪声、动态范围等统计和测试；对像元总数、无效像元、死像元、过热像元、有效像元率、响应率、噪声电压、噪声等效温差、固定图形噪声、帧频、动态范围、探测率、NETD等测试；
③电性能测试：总功耗、最大电荷处理能力、图像LVDS接口输出电平和速率、SPI控制电平和速率测试。
步骤5：完成批量测试
测试完成后，记录好电路和探测器测试结果和对应数据，然后将测试平台进行断电，将DUT板夹具中的电路取出换一只电路或换一个新的探测器，重复步骤1-4，直到所有的电路和探测器全部完成测试。
实施例3
如图3所示，为了实现上述目的，本发明提供了一种智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台的软件框图。其中流程如下：
根据电路工作模式，首先对电路寄存器生成不同测试功能的SPI配置文件和FPGA配置文件。然后SPI配置端将生成的SPI配置文件通过UART通信协议传输给FPGA主控制板中的UART转SPI模块，UART转SPI模块将UART格式数据转换为SPI格式数据，采用UART通信协议来进行数据传输具有传输数据快，数据量大等优点，同时开发出PC机人机交互界面，实现可视化SPI配置；接着FPGA配置端将生成的FPGA配置文件传输给FPGA主控制板中的数字采集模块，数字采集模块生成LVDS数据格式的信号。最后将转换好的SPI数据和LVDS信号对DUT板和探测器分别进行SPI配置和FPGA配置，从而使红外焦平面电路的智能算法开始启动。当电路正常工作以后，通过数字IO口将图像数据回传给FPGA主控板中的数字采集模块，FPGA主控板将图像数据进行图像预处理，将预处理后的数据再次传递给cameralink图像采集转换板，图像采集转换板进行cameralink总线协议转换，接着将转换好的数据传递给图像采集卡，图像采集卡通过上位机成像处理软件进行图像采集，然后通过图像处理界面进行成像。
实施例4
本发明提供了一种智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台的SPI配置端。在进行配置时，根据上位机，即PC模块连接的显示查看连接的FPGA板子的类型和型号；并选择在进行测试用例选择时用例的数据长度；在数据发送时选择发送的方式，有“逐帧发送”和“打包发送”两种方式；从PC模块的存储器中选择测试用例的存储路径，UART回读后在PC模块显示传输界面。软件实现的配置端如图4所示，其中：
①显示连接的FPGA板子的类型和型号；
②显示需要导入的测试用例路径，路径可以本部分选择中进行选择；
③在进行测试用例选择时需要先选择用例的数据长度；
④当选择数据发送时可以选择发送的方式，有“逐帧发送”和“打包发送”两种方式；
⑤导入测试用例后的界面；
⑥UART回读后的传输界面。
本发明采用模块化设备提供驱动信号和采集数据，能够有效地控制***噪声，能在液氮下对智能型红外焦平面电路信噪比极低的情况下，准确的提取不同红外波段的光信号，并进行芯片级智能图像算法处理。本发明采用UART转SPI数据传输，上位机SPI配置界面，减少电路SPI配置时外界干扰产生误码和乱码的情况，可提高SPI寄存器批量配置效率和准确率；本发明具有红外视频图像在线监测能力和多芯测试能力，可以提高批量测试效率。
以上所举实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所举实施例仅为本发明的优选实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台，其特征在于，包括红外摄像头、探测器、杜瓦罐、DUT板、FPGA主控板、cameralink图像采集转换板、PC模块，其中：
红外摄像头，用于采集不同波长的红外光并通过投射传递给探测器；
探测器，用于键合红外焦平面芯片，并提供一个液氮环境，用于感应红外摄像头投射进来不同波长的红外光，且探测器与FPGA主控板相连；
杜瓦罐，用于真空的容器装置，为DUT板提供超低温液氮浸泡环境；
DUT板，用于放置电路测试夹具，该夹具用来承载只能型红外焦平面电路；
FPGA主控板，用于为DUT板和探测器提供电源和时钟信号，
cameralink图像采集转换板，用于将FPGA主控板传输过来的并行数字信号进行cameralink总线协议转换，将并行数据串行输出给PC模块；
PC模块，用于保存cameralink图像采集转换板传输的数据，以及获取SPI配置文件并将SPI配置文件传输给FPGA主控板。
2.根据权利要求1所述的一种智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台，其特征在于，FPGA主控板包含电源控制模块、时钟控制模块、UART转SPI模块以及数字采集模块，其中：
电源控制模块，用于为DUT板和探测器提供电源，并通过改变电压的大小来实现电路的调试和摸底；
时钟控制模块，用于为DUT板和探测器提供LVDS格式的时钟信号，并通过改变时钟频率来实现电路的调试和摸底；
UART转SPI模块，用于将UART数据转换为SPI数据，并对DUT板和探测器进行寄存器批量配置，来开启电路的不同功能；
数字采集模块，用于为DUT板和探测器提供LVDS数字格式的信号，并通过数字IO口来进行信号传输。
3.根据权利要求1所述的一种智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台，其特征在于，PC模块上安装有图像采集卡和SPI配置端，其中：
图像采集卡，用于将通过视频线缆传输过来的串行数据进行解析成像，并对电路全参数进行测试分析和数据保存；
SPI配置端，用于将生成的SPI配置文件通过UART通信协议传输给所述的FPGA主控板中的UART转SPI模块，UART转SPI模块将UART数据转换为SPI数据；将转换好的SPI数据对DUT板中的电路或探测器中的芯片分别进行SPI配置，启动红外焦平面电路的智能算法，根据不同的SPI配置实现不同功能。
4.根据权利要求3所述的一种智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台，其特征在于，启动红外焦平面电路的智能算法的过程包括：
为了启动红外焦平面电路不同的智能算法，需要对电路内部的寄存器生成不同测试功能的SPI配置文件和FPGA配置文件；
SPI配置端将生成的SPI配置文件通过UART通信协议传输给UART转SPI模块，UART转SPI模块将UART格式数据转换为SPI格式数据；
同时FPGA主控板将生成的FPGA配置文件传给所述的数字采集模块，数字采集模块生成LVDS数据格式的信号；
将转换好的SPI数据和LVDS信号对DUT板中的电路和所述的探测器的芯片分别进行SPI配置和FPGA配置，从而启动红外焦平面电路的智能算法。
5.根据权利要求1所述的一种智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台，其特征在于，SPI配置端使用PC机上的VB软件平台自主开发的人机交互界面，对SPI配置文件进行批量导入给FPGA主控板，FPGA主控板再对电路内部的寄存器进行批量配置，同时能够将电路内部的寄存器值通过FPGA进行批量回读，并在PC端人机交互界面显示，其中数据发送时的发送方式包括逐帧发送和打包发送。
6.根据权利要求1所述的一种智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台，其特征在于，cameralink图像采集转换板包括：
通过cameralink通信协议采用了DS90CR287MTD芯片将FPGA采集回来的并行数据转换为串行数据，将转换完成后的串行数据传输给PC模块的图像采集卡进行识别；
同时采用DS90LV049TMT芯片实现图像采集卡数据接收成功后给FPGA进行反馈。
7.一种智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台的测试方法，其特征在于，使用如权利要求1～6任一项所述的一种智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台，测试过程包括以下步骤：
步骤一：搭建芯片测试平台，包括将红外摄像头和探测器摆放到相应位置，即保证红外摄像头和探测器在一条水平线上面，且使探测器感光窗口能够完全被红外摄像头覆盖；使用J30J-25ZKL接口将探测器、DUT板和FPGA主控板进行连接；使用6469169-1高速连接器将FPGA主控板和cameralink图像采集转换板进行连接；使用视频线缆将cameralink图像采集转换板和图像采集卡进行连接；待整个红外焦测试平台摆放在固定位置后，再将准备好的液氮倒入探测器中，对里面键合好的芯片进行液氮制冷；
将杜瓦罐摆放到与探测器同一水平的相对位置，并将DUT板放入到杜瓦罐当中；选择一个合适的高度放置FPGA主控板，然后同样地使用J30J-25ZKL接口将FPGA主控板和DUT板进行连接；同样地使用6469169-1高速连接器将FPGA主控板和cameralink图像采集转换板进行连接；同样地使用视频线缆将cameralink图像采集转换板和图像采集卡进行连接；待整个红外焦平面测试平台摆放在固定位置后，再将准备好的液氮倒入杜瓦罐中，对里面夹具中的成品电路进行液氮制冷；完成芯片测试平台的搭建；
步骤二：测量杜瓦罐和DUT板的制冷效果，若杜瓦罐和DUT板温度降到了-196℃，则确认整个测试平台在一个稳定的测试环境，测试环境稳定后则将准备好的电源设置成为相应的电压值，并进行限流设置；开始对测试平台进行上电启动，看电流是否正常；然后启动图像采集卡，看是否有默认配置的图像输出；如果图像采集卡显示正常，则测试平台完成了正常启动；
步骤三：根据电路工作模式，对电路寄存器生成不同测试功能的SPI配置文件和FPGA配置文件，SPI配置端将生成的SPI配置文件通过UART通信协议传输给FPGA主控制板中的UART转SPI模块，UART转SPI模块将UART格式数据转换为SPI格式数据，采用UART通信协议来进行数据传输具有传输数据快，数据量大等优点，同时开发出PC机人机交互界面，实现可视化SPI配置；接着FPGA配置端将生成的FPGA配置文件传输给FPGA主控制板中的数字采集模块，数字采集模块生成LVDS数据格式的信号；将转换好的SPI数据和LVDS信号对DUT板和探测器分别进行SPI配置和FPGA配置，从而使红外焦平面电路的智能算法开始启动；
步骤四：将准备好的液氮倒入杜瓦罐和探测器中，待测试电路和芯片温度稳定以后，通过图像采集卡和PC机中的图像采集软件测试并记录，记录探测器的输出数据；改变电路的工作模式，使其分别工作在不同的功能和状态，再次测试并记录杜瓦罐和探测器的输出数据；
步骤五：测试完成后，记录好电路和探测器测试结果和对应数据，然后将测试平台进行断电，将DUT板夹具中的电路取出换一只电路或换一个新的探测器，重复步骤一到步骤四，直到所有的电路和探测器全部完成测试。
CN202210800412.8A 2022-07-08 2022-07-08 一种智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台及其测试方法 Pending CN115183879A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210800412.8A CN115183879A (zh) 2022-07-08 2022-07-08 一种智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台及其测试方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210800412.8A CN115183879A (zh) 2022-07-08 2022-07-08 一种智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台及其测试方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115183879A true CN115183879A (zh) 2022-10-14

Family

ID=83518321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210800412.8A Pending CN115183879A (zh) 2022-07-08 2022-07-08 一种智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台及其测试方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115183879A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116298819A (zh) * 2023-04-19 2023-06-23 无锡兴华衡辉科技有限公司 一种红外探测器芯片的成像测试装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116298819A (zh) * 2023-04-19 2023-06-23 无锡兴华衡辉科技有限公司 一种红外探测器芯片的成像测试装置
CN116298819B (zh) * 2023-04-19 2023-09-15 无锡兴华衡辉科技有限公司 一种红外探测器芯片的成像测试装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101320065B (zh) 航天光学遥感器成像电路的仿真测试方法
CN100529654C (zh) 适于远程监控的混凝土裂缝宽度测量仪及测量方法
CN103986869A (zh) 一种高速tdiccd遥感相机图像采集与显示装置
CN106052871A (zh) 针对led全光谱检测的快速多通道光谱仪
CN106679806A (zh) 一种基于微型光谱仪的光谱检测***及方法
CN115183879A (zh) 一种智能型红外焦平面电路超低温成像测试平台及其测试方法
CN103631246A (zh) 电子设备的测试方法、测试装置、测试工装和测试***
CN103293510B (zh) 一种快速测定电能表误差的装置及方法
CN206894813U (zh) 一种摄像头测试***
CN102435555A (zh) 多光谱水质分析仪
CN101634677B (zh) 一种基于uvc传输协议的数字仪器及其使用方法
CN103822710B (zh) 基于ccd的光谱信号采集电路
CN202256140U (zh) 多光谱水质分析仪
CN203337259U (zh) 一种手持式光辐射度计
CN206038279U (zh) Led视觉检测***
CN110716530A (zh) 一种dcs响应时间测试装置及方法
CN106768334A (zh) 一种便携式二维成像微型光谱仪
CN208595999U (zh) 一种力传感器检定装置
CN108007894B (zh) 一种便携式直链淀粉测定仪
CN203672782U (zh) 一种基于单片机控制的光谱数据采集***
CN102944301A (zh) 基于变距分段法的超声信号数字式峰值检测方法及***
CN205305023U (zh) 一种光学摄像机数字化检测***
CN114371392A (zh) 触控数据检测装置、触控芯片及电子设备
CN101598629B (zh) 一种便携式快速大屏幕显示器的光度特性检测装置
CN107101721A (zh) 一种跨平台的无线采集可视化的便携式地物光纤光谱仪

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination