用于線陣探測器可靠性篩選的器件性能評估方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及線陣紅外地球敏感器用線陣探測器的使用。具體設及一種用于線陣探 測器可靠性篩選的器件性能評估方法。
【背景技術】
[0002] 紅外地球敏感器，是基于地球紅外福射敏感原理的衛星姿態光學敏感器，可用于 航天器相對于地球局地垂線的俯仰、滾動姿態角信號的測量、初始狀態時航天器對地球的 捕獲和穩態運行時航天器的姿態控制，在航天領域的應用重要性舉足輕重。而線陣紅外地 球敏感器是其發展的一個重要分支，其重要件是其選用的探測器，其準確性和可靠性較大 程度有賴于其選用探測器的性能參數。其中，在紅外地球敏感器應用過程中，主要影響單機 工作狀態的線陣探測器指標包括響應能力的穩定性、不同元響應一致性和噪聲強度：響應 能力的穩定性將有利于地面的在軌標定，保障紅外地球敏感器的工作精度;不同元響應一 致性將影響在軌紅外地球敏感器捕捉地球的準確程度;信噪比能力的大小將很大程度影響 紅外地球敏感器工作的隨機誤差。
[0003] 因此，對線陣探測器進行可靠性篩選試驗是非常有必要的，運將有利于發現性能 指標超差嚴重的器件，并篩選出性能相對優越的器件，有效提高紅外地球敏感器的性能。現 有的探測器性能評估方案極大程度依賴于檢測裝置:有的裝置復雜、測量步驟繁瑣，可靠性 篩選后性能評估有效，但整個過程需要消耗大量人力、物力等成本要素;有的裝置簡單，但 受環境特點、裝置性能等各因素的影響較大，進而影響可靠性篩選后器件性能的判斷。故而 迫切需要提出一種能夠準確完成可靠性篩選過程中探測器性能評估的方案，降低對測量裝 置的依賴性，減小環境因素的局限性。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提出用于線陣探測器可靠性篩選的器件性能評估方法，篩選性 能優越的線陣探測器，保證其應用后的可靠性。
[0005]用于線陣探測器可靠性篩選的器件性能評估方法，其特征在于包括W下步驟：
[0006] (1)、將線陣探測器接入檢測裝置，不通電的狀態下保持2小時W上；
[0007] (2)、對（1)狀態的裝置進行加電，同時設置福射源溫度值為35°C，保持該狀態 5min；
[000引（3)、由檢測裝置獲得當前福射源溫度下探測器1~k像元的響應量，記為化~Dk，單 位為V，其中k為線陣探測器像元總數，同時記錄當前環境溫度值Ten?;
[0009] (4)、由檢測裝置獲得線陣探測器1~k像元的噪聲等效值，記為化~Nk，單位為mV;
[0010] (5)、對裝置進行斷電；
[oow (6)、根據線陣探測器第1像元福射響應溫度特性公式D=miTs+m2Te+郵，其中mi、m2、 m3分別是其福射線性影響因子、環境溫度線性影響因子、常數因子，Ts為福射源溫度，Te為 環境溫度，D為對應福射源溫度和環境溫度條件下的福射響應量，計算當福射源溫度值為35 °C、環境溫度值為23°C對應的響應量，即為第1像元的標準福射，其值記為化1;
[0012] (7)、將福射源溫度值35°C和由步驟(3)獲得的環境溫度值Ten?代入步驟(6)所述 的福射響應溫度特性公式中，得到對應的福射響應量，即為理論值化1，結合由步驟(3)獲得 的線陣探測器第1像元響應量實測值化，根據公式
計算福射偏差率Difi;
[0013] (8)、按步驟(6)~（7)，依次獲得線陣探測器2~k像元的標準福射，分別對應為 化2、……、化k，W及福射偏差率，分別對應為Dif2、……、Difk;
[0014] (9)、計算按步驟(6)~(8)獲得線陣探測器1~k像元標準福射的最大值化max、最小 值化min和平均值化ave，按公式
計算所有像元福射的不一致性，其值記 為Δ。
[001引（10)、計算器件性能參鑽 其中BA、BDif、BN、BDb、 Bobf分別為不一致性闊值、響應偏差闊值、噪聲闊值、響應能力闊值、響應區分度闊值；
[0016] (11)、若由步驟(10)獲得的器件性能參數S小于1.4,則認為該線陣探測器合格。
[0017] 所述的檢測裝置包括福射源、運算放大器、A/D轉換器、控制器、串口驅動器、計算 機。其中：
[0018] 福射源為SR800R恒溫黑體；
[0019] 運算放大器采用0P97,工作電壓范圍-8V~+8V;
[0020]A/D轉換電路精度為14位，轉換頻率16384Hz;
[0021] 串口驅動器采用232串口驅動器MAX232;
[0022] 控制器采用微控制器、FPGA或處理器；
[0023] 線陣探測器接入運算放大器前端，接收福射源的福射后產生信號。信號通過運算 放大器進行放大后，由AD轉換器轉換成數字響應量并存儲在控制器中。計算機通過端口，獲 取經串口驅動器傳輸的由控制器存儲的數字響應量并進行處理顯示。
[0024] 本發明的優點：
[0025] 本發明有效解決了線陣探測器在可靠性篩選過程中器件性能評估的問題，并通過 提出數字化標準保障器件性能評估的有效性，在控制可靠性篩選成本的基礎上準確完成了 器件性能評估。
【附圖說明】
[00%]圖1為裝置結構示意圖。
[0027] 圖2為整體處理方法流程圖。
【具體實施方式】
[0028] 按照本發明所述方法，配套某型號飛行器的線陣紅外地球敏感器用線陣探測器設 計了 一款檢測裝置，進行了驗證性實驗，并結合紅外地球敏感器進行評估。
[0029] 驗證性實驗中，各參量的取值如下：
[0030]
【主權項】
1. 一種用于線陣探測器可靠性篩選的器件性能評估方法，其特征在于包括以下步驟： (1) 、將線陣探測器接入檢測裝置，不通電的狀態下保持2小時以上； (2) 、對處于步驟（1)狀態中的裝置進行加電，同時設置輻射源溫度值為35°C，保持該狀 態5min; (3) 、由檢測裝置獲得當前輻射源溫度下探測器1~k像元的響應量，記為Di-Dk，單位為 V，其中k為線陣探測器像元總數，同時記錄當前環境溫度值Ten?; (4) 、由檢測裝置獲得線陣探測器1~k像元的噪聲等效值，記為見~池，單位為mV; (5) 、對裝置進行斷電； (6) 、根據線陣探測器第1像元福射響應溫度特性公式D=miTs+m2Te+m3,其中mi、m2、m3分 別是其輻射線性影響因子、環境溫度線性影響因子、常數因子，Ts為輻射源溫度，Te為環境 溫度，D為對應輻射源溫度和環境溫度條件下的輻射響應量，計算當輻射源溫度值為35°C、 環境溫度值為23°C對應的響應量，即為第1像元的標準輻射，其值記為Dh; (7) 、將輻射源溫度值35°C和由步驟(3)獲得的環境溫度值Ten?代入步驟(6)所述的輻 射響應溫度特性公式中，得到對應的輻射響應量，即為理論值D L1，結合由步驟(3)獲得的線 陣探測器第1像元響應量實測值Di，根據公式計算輻射偏差率Dif1:(8) 、按步驟（6)~（7)，依次獲得線陣探測器2~k像元的標準輻射，分別對應為 Db2、……、Dbk，以及輻射偏差率，分別對應為Dif2、……、Difk; (9) 、計算按步驟(6)~（8)獲得線陣探測器1~k像元標準輻射的最大值Dbmax、最小值 Db_和平均值Dbave，按公式計算所有像元輻射的不一致性，其值記為 Δ ； (10) 、計算器件性能參數s:其中Βλ、BDif、Bn、BDb、BDbf分別為不一致性閾值、響應偏差閾值、噪聲閾值、響應能力閾值、 響應區分度閾值； (11) 、若由步驟(10)獲得的器件性能參數s小于1.4,則認為該線陣探測器合格。2. 根據權利要求1所述的用于線陣探測器可靠性篩選的器件性能評估方法，其特征在 于:步驟（1)所述的檢測裝置包括輻射源、運算放大器、AD轉換器、控制器、串口驅動器、計算 機，其中： 所述輻射源為SR 800R恒溫黑體； 所述的運算放大器采用OP97,工作電壓范圍-8V~+8V; 所述的AD轉換電路精度為14位，轉換頻率16384Hz; 所述的串口驅動器采用232串口驅動器MAX232; 所述控制器采用微控制器、FPGA或處理器； 線陣探測器接入運算放大器前端，接收輻射源的輻射后產生信號，信號通過運算放大 器進行放大后，由AD轉換器轉換成數字響應量并存儲在控制器中，計算機通過端口，獲取經 串口驅動器傳輸的由控制器存儲的數字響應量并進行處理顯示。
【專利摘要】本發明公開了一種用于線陣探測器可靠性篩選的器件性能評估方法，首先在一定輻射條件下由檢測裝置分別獲得響應率和噪聲數據，一方面通過輻射響應溫度特性公式計算標準輻射和輻射偏差率，利用標準輻射計算輻射不一致性，另一方面計算噪聲等效值，進而計算器件性能參數，最后根據器件性能參數判斷探測器可靠性篩選后的性能。這種檢測裝置包括輻射源、運算放大器、A/D轉換器、控制器、串口驅動器、計算機。本發明有效解決了線陣探測器在可靠性篩選過程中器件性能評估的問題，并提出了數字化標準。
【IPC分類】G01C25/00
【公開號】CN105444783
【申請號】CN201510876268
【發明人】鄒鵬, 孔曉健, 周士兵, 朱進興, 于遠航, 崔維鑫
【申請人】中國科學院上海技術物理研究所
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年12月3日