為了準確監測紅外探測器低頻噪聲的變化 ,構建的噪聲測試係統由輸入回路 、低噪聲前置放大器和噪聲采集與分析係統等幾個部分構成 ,係統原理如下圖所示 :
輸入回路為紅外探測器提供偏置
,並通過合適的激勵激發探測器的低頻噪聲,便於後續模塊對該噪聲進行分析處理
。
紅外探測器內部的主片與補片組成電阻橋路的結構
,為了區分是主片還是補片(或兩者同時)引起探測器噪聲的變化
,使用了2個替代電阻
,替代電阻使用噪聲性能較好的線繞電阻器
,且電阻值與主片(補片)的阻值相等
,如上圖所示
。外部施加的直流偏置電壓使探測器保持在正常工作狀態
,同時也用來激發探測器內部的潛在噪聲源
,為了避免電壓源的噪聲對測試精度的影響
,采用兩種設計方案
:短時間測量時
,選用本底噪聲非常低的鎳氫電池組供電
,長時間監測時
,通過精心設計的低噪聲線性串聯穩壓電源供電
。
為了準確定位探測器的噪聲源
,設計了4種測試狀態
,紅外探測器廠家介紹到
:
1
、熱噪聲測試
,圖中的偏置電源輸入端全部接地
,主片與補片同時接入測試回路
,測試探測器在零偏壓下的熱噪聲
。
2
、總噪聲測試
,偏置電源輸入端接入合適的偏置電壓
,主片與補片同時接入測試回路
,測試紅外探測器特定偏置下的總噪聲
。
3
、主片噪聲測試
,偏置電源輸入端接入合適的偏置電壓
,主片接入測試回路
,補片用替代電阻代替
,測試主片在特定偏置下的噪聲特性
。
4
、補片噪聲
,偏置電源輸入端接入合適的偏置電壓
,補片接入測試回路
,主片用替代電阻代替
,測試補片在特定偏置下的噪聲特性
。
采取了一係列的措施來避免輸入回路中的幹擾對測試精度的影響
。測量過程中
,將紅外探測器的聚光鍺窗口遮擋
,以避免環境光線變化帶來的幹擾
;采用多層屏蔽的方式
,使用屏蔽電纜連接輸入回F路與後級的低噪聲前置的放大器
,避免外界電磁幹擾的影響
。最後利用線繞電阻的熱噪聲為測試係統進行校準
。