RU2751803C1 - Стенд измерения параметров многоэлементных фотоприемных устройств - Google Patents
Стенд измерения параметров многоэлементных фотоприемных устройств Download PDFInfo
- Publication number
- RU2751803C1 RU2751803C1 RU2020135426A RU2020135426A RU2751803C1 RU 2751803 C1 RU2751803 C1 RU 2751803C1 RU 2020135426 A RU2020135426 A RU 2020135426A RU 2020135426 A RU2020135426 A RU 2020135426A RU 2751803 C1 RU2751803 C1 RU 2751803C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation sources
- mfp
- radiation
- stand
- interface module
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 63
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000001931 thermography Methods 0.000 description 1
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
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/02—Details
- G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и касается стенда измерения параметров многоэлементных фотоприемных устройств (МФПУ). Стенд содержит два источника излучения, подключенные к блоку управления температурным режимом, посадочное место для установки контролируемого МФПУ, блок регистрации и обработки сигналов с персональным компьютером и соединенными между собой блоком подключения и модулем сопряжения, а также формирователь рабочих напряжений. Первый и второй источники излучения механически соединены с устройством перемещения для обеспечения возможности поочередной установки излучающих поверхностей первого и второго источников излучения соосно с входным окном контролируемого МФПУ. Технический результат заключается в повышении точности и повторяемости результатов измерений. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике в оптико-электронном приборостроении и предназначено для выполнения измерения в автоматическом режиме основных параметров многоэлементных фотоприемных устройств (МФПУ) второго и третьего поколений, работающих в диапазонах длин волн 3-5 мкм и 8-12 мкм, отечественных и зарубежных производителей.
Аналогом является устройство для измерения фотоэлектрических параметров многоэлементных приемников излучения, содержащее блок регистрации и обработки сигналов, источник излучения с плоской излучающей поверхностью, соосный с расположенным в непрозрачном корпусе посадочным местом измеряемого приемника излучения, при этом окно корпуса снабжено заслонкой, а радиус входного окна корпуса вычисляется из определенного соотношения (Патент RU 2123173, МПК G01J 1/04, опубликован 10.12.1998).
Прототипом является автоматизированный стенд для измерения основных параметров МФПУ на основе InGaAs спектрального диапазона 0.9-2.5 мкм (Прикладная физика, 2014, №6, с. 93-98, рис. 1), содержащий излучатель (АЧТ - абсолютно черное тело), соединенный с блоком управления АЧТ (блоком управления температурным режимом), заслонку, посадочное место для установки контролируемого МФПУ, блок регистрации и обработки сигналов с персональным компьютером и соединенными между собой блоком подключения (сопряжения) и модулем сопряжения, а также формирователь рабочих напряжений (блок питания МФПУ и блока сопряжения), при этом персональный компьютер соединен с контролируемым МФПУ через блок подключения и модуль сопряжения.
Основным общим недостатком аналога и прототипа является невысокая точность и низкая повторяемость результатов измерений фотоэлектрических параметров многоэлементных приемников излучения, из-за применения заслонки с нерегулируемой температурой излучения, равной температуре окружающей среды, что в свою очередь ведет к невозможности поддержания стабильного значения температуры заслонки.
Техническим результатом изобретения является повышение точности и повторяемости результатов измерений фотоэлектрических параметров многоэлементных приемников излучения за счет обеспечения возможности установления и поддержания требуемых значений температуры двух источников излучения с заданной стабильностью.
Технический результат достигается тем, что в стенд измерения параметров многоэлементных фотоприемных устройств (МФПУ), содержащем первый источник излучения, подключенный к блоку управления температурным режимом, посадочное место для установки контролируемого МФПУ, блок регистрации и обработки сигналов с персональным компьютером и соединенными между собой блоком подключения и модулем сопряжения, а также формирователь рабочих напряжений, при этом первый и второй порты персонального компьютера предназначены для подключения, соответственно, к первому и второму портам контролируемого МФПУ через блок подключения и модуль сопряжения, первый и второй порты формирователя рабочих напряжений предназначены для подключения, соответственно, к первому порту блока подключения и третьему порту контролируемого МФПУ, согласно настоящему изобретению, дополнительно введен второй источник излучения, подключенный к блоку управления температурным режимом, при этом первый и второй источники излучения механически соединены с дополнительно введенным устройством перемещения для обеспечения возможности поочередной установки излучающих поверхностей первого и второго источника излучения соосно с входным окном контролируемого МФПУ, третий, четвертый и пятый порты ПК подключены, соответственно, к блоку управления температурным режимом источников излучения, устройству перемещения и к третьему порту формирователя рабочих напряжений.
А также тем, что первый и второй источники излучения выполнены в виде источников излучения с плоской излучающей поверхностью.
А также тем, что блок регистрации и обработки сигналов с персональным компьютером, блоком подключения и модулем сопряжения, устройство перемещения с первым и вторым источниками излучения, блок управления температурным режимом, формирователь рабочих напряжений, а также посадочное место для установки контролируемого МФПУ расположены на посадочной платформе.
А также тем, что модуль сопряжения и посадочное место для установки МФПУ выполнены сменными для обеспечения возможности измерения параметров различных типов МФПУ.
На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого стенда измерения параметров многоэлементных фотоприемных устройств, на которой первый и второй источники излучения показаны в исходном положении.
На фиг. 2 представлена функциональная схема предлагаемого стенда измерения параметров многоэлементных фотоприемных устройств в момент расположения плоской излучающей поверхности первого источника излучения соосно с входным окном контролируемого МФПУ.
На фиг. 1 и фиг. 2 функциональной схемы предлагаемого стенда устройства и блоки обозначены следующими позициями:
1 - первый источник излучения (ИИ);
2 - блок управления температурным режимом (БУТР);
3 - посадочное место для установки контролируемого МФПУ (ПМ);
4 - многоэлементное фотоприемное устройство (МФПУ);
5 - блок регистрации и обработки сигналов (БРИОС);
6 - персональный компьютер (ПК);
7 - блок подключения (БП);
8 - модуль сопряжения (МС);
9 - формирователь рабочих напряжений (ФРН);
10 - второй источник излучения;
11 - устройство перемещения (УП);
12 - плоская излучающая поверхность первого источника излучения;
13 - плоская излучающая поверхность второго источника излучения;
14 - входное окно МФПУ (ВО);
15 - посадочная платформа.
Стенд измерения параметров многоэлементных фотоприемных устройств (МФПУ) содержит первый источник излучения 1, подключенный к блоку 2 управления температурным режимом, посадочное место 3 для установки контролируемого МФПУ 4, блок 5 регистрации и обработки сигналов с персональным компьютером 6 и соединенными между собой блоком 7 подключения и модулем 8 сопряжения, а также формирователь 9 рабочих напряжений. Первый и второй порты персонального компьютера 6 предназначены для подключения, соответственно, к первому и второму портам контролируемого МФПУ 4 через блок 7 подключения и модуль 8 сопряжения. Первый и второй порты формирователя 9 рабочих напряжений предназначены для подключения, соответственно, к первому порту блока 7 подключения и третьему порту контролируемого МФПУ 4.
Отличием предлагаемого стенда является то, что дополнительно введен второй источник излучения 10, подключенный к блоку 2 управления температурным режимом, при этом первый 1 и второй источники излучения 10, механически соединены с дополнительно введенным устройством 11 перемещения для обеспечения возможности поочередной установки излучающих поверхностей 12 и 13 первого 1 и второго 10 источников излучения соосно с входным окном 14 контролируемого МФПУ 4.
Третий, четвертый и пятый порты персонального компьютера 4 подключены, соответственно, к блоку 2 управления температурным режимом источников излучения, устройству 11 перемещения и к третьему порту формирователя 9 рабочих напряжений.
При этом первый 1 и второй 10 источники излучения выполнены в виде источников излучения с плоской излучающей поверхностью.
Кроме того, блок 5 регистрации и обработки сигналов с персональным компьютером 6, блоком подключения 7 и модулем сопряжения 8, устройство 11 перемещения с первым 1 и вторым 10 источниками излучения, блок 2 управления температурным режимом, формирователь 9 рабочих напряжений, а также посадочное место 3 для установки контролируемого МФПУ 4 расположены на посадочной платформе 15.
Причем модуль сопряжения 8 и посадочное место 3 для установки контролируемого МФПУ 4 выполнены сменными для обеспечения возможности измерения параметров различных типов МФПУ.
Предлагаемый стенд позволяет производить измерение фотоэлектрических параметров многоэлементных приемников излучения второго (субматричные МФПУ) и третьего (матричные МФПУ) поколений с возможностью добавления в перечень МФПУ новых типов (к имеющемуся в БП 7 перечню настроек различных типов МФПУ) за счет использования сменных ПМ 3 и сменных МС 8 для установки МФПУ 4, а также благодаря возможности обновления микропрограммного обеспечения БП 7, что расширяет функциональные возможности стенда.
Стенд используется при разработке и серийном производстве образцов тепловизионной техники и предназначен для выполнения входного контроля МФПУ, работающих с регистрацией излучения в диапазонах длин волн 3-5 мкм и 8-12 мкм, а именно, для проверки работоспособности и параметров МФПУ таких, как: уровень выходного сигнала (DC Level), неоднородность выходного сигнала, вольтовая чувствительность (Responsivity), разность температур, эквивалентная шуму (РТЭШ, NETD), обнаружительная способность (Detectiviy), количество и расположение дефектных пикселей (Bad Pixel), количество и размеры кластеров дефектных пикселей, что делает возможным проводить оценку полного перечня заявляемых отечественными и зарубежными производителями параметров, указываемых в паспортах на МФПУ.
При измерении фотоэлектрических параметров МФПУ, указанных в паспортах, зарубежные и отечественные производители используют методы с последовательной регистрацией излучения протяженного источника излучения при двух различных температурах излучения t1 и t2, как правило, равных значениям t1=20°С и t2=35°С. В предлагаемом стенде, по-умолчанию, также используется метод с последовательной регистрацией излучения при температурах излучения t1=20°С и t2=35°С.
В случае необходимости проведения измерений с настройками МФПУ и стенда, отличными от рекомендуемых, например, при температурах излучения, отличных от значений 20°С и 35°С, программное обеспечение (ПО), установленное в ПК 6, позволяет изменять настройки блоков и модулей стенда, включая значения температур первого 1 и второго 10 источников излучения, перечень значений формируемых ФРН 9 напряжений, количество кадров, записываемых для расчета фотоэлектрических параметров, а также такие настройки МФПУ, как: время накопления, напряжение смещения и т.д.
Стенд измерения параметров многоэлементных фотоприемных устройств работает следующим образом.
В процессе выполнения входного контроля контролируемое МФПУ 4 устанавливают на ПМ 3 и соответствующий типу МФПУ МС8 подключают к контролируемому МФПУ 4 и БП 7. Включают ПК 6 блока 5 регистрации и обработки сигналов, БУТР 2, УП 11 и ФРН 9.
В интерфейсных графических окнах ПО, установленного на ПК 6, вводят паспортные данные и данные о режиме работы контролируемого МФПУ 4. Затем запускают процесс измерения параметров МФПУ 4.
ПК 6, в соответствии с введенными в ПО паспортными данными контролируемого МФПУ 4, задает режим работы ФРН 9, формирующего питающие напряжения для БП 7 и контролируемого МФПУ 4.
ПК 6 также контролирует текущий режим работы контролируемого МФПУ 4 за счет приема данных и выдачи управляющих команд в БП 7, в соответствии с которыми БП 7 через МС 8 передает сигналы управления в МФПУ 4.
Одновременно с этим ПК 6 задает режим работы, ожидает выхода на заданный температурный режим первого 1 и второго 10 источников излучения, принимая данные и выдавая управляющие команды в БУТР 2, который в параллельном режиме передает управляющие напряжения исполнительным механизмам (на фиг. не показаны) первого 1 и второго 10 источников излучения.
В момент выхода контролируемого МФПУ 4 на рабочий режим, МФПУ 4 отправляет сигнал о его готовности к проведению измерений параметров через МС 8 и БП 7 в ПК 6.
Затем ПК 6, после выхода на заданный температурный режим одного из источников излучения, например, первого источника излучения 1, передает управляющие команды в УП 11 на перемещение ИИ 1, и расположение его плоской излучающей поверхности 12 соосно с ВО 14 контролируемого МФПУ 4 (см. фиг. 2).
После этого ПК 6 выполняет запись последовательности кадров с изображением излучения вышедшего на заданный температурный режим первого ИИ 1 в виде цифровых сигналов, поступающих от контролируемого МФПУ 4 через МС 8 и БП 7 в ПК 6.
Далее, после выхода на заданный температурный режим второго источника излучения 10, ПК 6 передает управляющие команды в УП 11 на перемещение и расположение плоской излучающей поверхности 13, вышедшего на заданный температурный режим второго ИИ 10, соосно с ВО 14 контролируемого МФПУ 4.
Затем ПК 6 выполняет запись последовательности кадров с изображением излучения вышедшего на заданный температурный режим второго ИИ 10 в виде цифровых сигналов, поступающих от контролируемого МФПУ 4 через МС 8 и БП 7 в ПК 6.
По окончании записи последовательности кадров ПК 6 выполняет вычисление фотоэлектрических параметров контролируемого МФПУ 4 посредством обработки последовательностей кадров, записанных при температурах излучения t1 и t2, и формирует в электронном виде отчет с результатами измерения таких фотоэлектрических параметров контролируемого МФПУ, как уровень выходного сигнала (DC Level), вольтовая чувствительность (Responsivity), разность температур эквивалентная шуму (РТЭШ) (NETD), обнаружительная способность (Detectiviy), количество и расположение дефектных пикселей (Bad Pixel).
При этом повышается точность и повторяемость результатов измерений фотоэлектрических параметров многоэлементных приемников излучения за счет введения второго источника излучения 10 и обеспечения возможности установления и поддержания требуемых значений температур двух источников излучения с заданной стабильностью. Выполнение первого 1 и второго 10 источников излучения в виде источников излучения с плоской излучающей поверхностью позволяет обеспечить равномерную однородную засветку фоточувствительных элементов контролируемого МФПУ 4.
Кроме того, выполнение сменными посадочного места 3 и модуля сопряжения 8 позволяет расширить функциональные возможности стенда за счет обеспечения контроля параметров многоэлементных приемников излучения второго (субматричные МФПУ) и третьего поколений (матричные МФПУ).
Claims (4)
1. Стенд измерения параметров многоэлементных фотоприемных устройств (МФПУ), содержащий первый источник излучения, подключенный к блоку управления температурным режимом, посадочное место для установки контролируемого МФПУ, блок регистрации и обработки сигналов с персональным компьютером и соединенными между собой блоком подключения и модулем сопряжения, а также формирователь рабочих напряжений, при этом первый и второй порты персонального компьютера предназначены для подключения соответственно к первому и второму портам контролируемого МФПУ через блок подключения и модуль сопряжения, первый и второй порты формирователя рабочих напряжений предназначены для подключения соответственно к первому порту блока подключения и третьему порту контролируемого МФПУ, отличающийся тем, что дополнительно введен второй источник излучения, подключенный к блоку управления температурным режимом, при этом первый и второй источники излучения механически соединены с дополнительно введенным устройством перемещения для обеспечения возможности поочередной установки излучающих поверхностей первого и второго источника излучения соосно с входным окном контролируемого МФПУ, третий, четвертый и пятый порты ПК подключены соответственно к блоку управления температурным режимом источников излучения, устройству перемещения и третьему порту формирователя рабочих напряжений.
2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что первый и второй источники излучения выполнены в виде источников излучения с плоской излучающей поверхностью.
3. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что блок регистрации и обработки сигналов с персональным компьютером, блоком подключения и модулем сопряжения, устройство перемещения с первым и вторым источниками излучения, блок управления температурным режимом, формирователь рабочих напряжений, а также посадочное место для установки контролируемого МФПУ расположены на посадочной платформе.
4. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что модуль сопряжения и посадочное место для установки МФПУ выполнены сменными для обеспечения возможности измерения параметров различных типов МФПУ.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020135426A RU2751803C1 (ru) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | Стенд измерения параметров многоэлементных фотоприемных устройств |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020135426A RU2751803C1 (ru) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | Стенд измерения параметров многоэлементных фотоприемных устройств |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2751803C1 true RU2751803C1 (ru) | 2021-07-19 |
Family
ID=77019821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020135426A RU2751803C1 (ru) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | Стенд измерения параметров многоэлементных фотоприемных устройств |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2751803C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2783220C1 (ru) * | 2022-01-18 | 2022-11-10 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Способ получения распределения чувствительности по площади пикселя матричного фотоприёмника |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5471055A (en) * | 1993-05-28 | 1995-11-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Focal plane array test facility |
| CN207717222U (zh) * | 2017-12-11 | 2018-08-10 | 中国人民解放军63908部队 | 光学辐射标定装置 |
| RU2689457C1 (ru) * | 2018-07-16 | 2019-05-29 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") | Стенд измерения параметров тепловизионных каналов |
-
2020
- 2020-10-27 RU RU2020135426A patent/RU2751803C1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5471055A (en) * | 1993-05-28 | 1995-11-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Focal plane array test facility |
| CN207717222U (zh) * | 2017-12-11 | 2018-08-10 | 中国人民解放军63908部队 | 光学辐射标定装置 |
| RU2689457C1 (ru) * | 2018-07-16 | 2019-05-29 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") | Стенд измерения параметров тепловизионных каналов |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Д. Л. Балиев и др. "Автоматизированный стенд для измерения основных параметров МФПУ на основе InGaAs", ПРИКЛАДНАЯ ФИЗИКА, No 6, 2014 г., стр. 93-98. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2783220C1 (ru) * | 2022-01-18 | 2022-11-10 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Способ получения распределения чувствительности по площади пикселя матричного фотоприёмника |
| RU2803971C1 (ru) * | 2022-11-03 | 2023-09-25 | Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева", ПАО КМЗ | Установка для проверки фотоприемных устройств |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6448547B1 (en) | Method for determining photodiode performance parameters | |
| CN109243268B (zh) | 一种宇航用可见光图像探测器测试与演示验证平台及方法 | |
| CN111157225A (zh) | 一种基于Labview的EMCCD芯片全性能参数测试方法 | |
| US8796604B2 (en) | Apparatus having a controllable filter matrix to selectively acquire different components of solar irradiance | |
| CN104344899B (zh) | 热辐射检测阵列的缺陷状态的诊断方法和设备 | |
| CN111707382B (zh) | 一种温度变形同步测量的动态光学补偿方法及装置 | |
| Adams et al. | Non-stationary outdoor EL-measurements with a fast and highly sensitive InGaAs camera | |
| CN102494764B (zh) | 一种覆盖可见光宽波段的微光探测方法 | |
| RU2751803C1 (ru) | Стенд измерения параметров многоэлементных фотоприемных устройств | |
| CN207556551U (zh) | 一种光感器件暗电流温漂修正系统 | |
| Ciocia et al. | Realization and Use of an IR Camera for Laboratory and On-field Electroluminescence Inspections of Silicon Photovoltaic Modules | |
| CN113038121B (zh) | 中子辐照后电荷耦合器件暗信号的原位测量系统及方法 | |
| US7435961B2 (en) | Imaging sensor | |
| Mertens et al. | Low-cost-outdoor-EL: Cost-efficient extensive on-site quality analysis of solar modules | |
| JP2017108586A (ja) | 太陽電池モジュール特性試験装置 | |
| CN110470404B (zh) | 一种红外热像仪netd与mrtd快速测试装置及方法 | |
| CN103558558A (zh) | 一种硅太阳能电池转换效率检测装置及检测方法 | |
| CN209310921U (zh) | 一种微弱平行光照度的测量装置 | |
| Gooding et al. | Large format array NIR detectors for future ESA astronomy missions: characterization and comparison | |
| CN113465737A (zh) | 宽波段光电探测器测试装置 | |
| RU2696364C1 (ru) | Способ измерения абсолютной спектральной чувствительности ИК МФПУ | |
| RU2643695C1 (ru) | Способ измерения пороговой разности температур ИК МФПУ | |
| JPH03115816A (ja) | 放射計の軌道上校正装置 | |
| Eckardt et al. | sCMOS detector for imaging VNIR spectrometry | |
| RU2489772C1 (ru) | Способ измерения квантовой эффективности и темнового тока фоточувствительных элементов матричных инфракрасных фотоприемных устройств |