一种红外探测器平均光电转换效率确定方法与流程

本发明涉及光电转换效率确定方法，尤其涉及红外探测器平均光电转换效率确定方法。

背景技术：

对于红外光电成像系统而言，将目标及场景发出的红外辐射光线汇聚到红外探测器像面上实现光到电的转换，并对电信号处理完成目标的探测及识别，但是，红外探测器无法直接提供光电转换效率值，只是通过间接参数如响应率、探测灵敏度(d*)等方式来表达探测器能力，无法被红外光电成像系统直接所用，无法准确的评估出红外光电成像能力。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明目的在于提供一种红外探测器平均光电转换效率确定方法，解决红外成像系统无法直接评估光生能力的问题。

一种红外探测器平均光电转换效率确定方法具体步骤为：

s1、构建红外探测器平均光电转换效率仿真系统；

s2、计算黑体在不同温度下辐射光子流数的差值；

s3、计算红外探测器像面上接收到黑体辐射的光子数；

s4、计算黑体在不同温度下黑体辐射照度差值；

s5、计算红外探测器光电转换后的平均响应电压；

s6、计算红外探测器感光生成的电子数；

s7、计算出红外探测器感应光子生成电子的平均效率。

进一步地，所述红外探测器平均光电转换效率仿真系统包括：黑体辐射光子流差模块、红外探测器接收黑体辐射光子数模块、黑体辐射照度差模块、红外探测器平均响应电压模块、红外探测器光生电子数模块、红外探测器平均光电转换效率模块。

进一步地，所述步骤s2由所述黑体辐射光子流差模块执行，具体包括：

计算温度为t1和t2时黑体辐射的光子流数q(t1)和q(t2)，

其中，t1和t2分别为两个不同黑体的温度，t2>t1，λ1为探测器前截止波长，λ2为探测器后截止波长，(λ2>λ1)，q(t1)为温度为t1时黑体辐射的光子流数，q(t2)为温度为t2时黑体辐射的光子流数，c1为第一辐射常数值，c2为第二辐射常数值；h为普朗克常量；c为光速常量值。

进一步地，所述步骤s2具体还包括计算黑体辐射光子流差δq，

δq＝q(t2)-q(t1)。

进一步地，所述步骤s3由所述红外探测器接收黑体辐射光子数模块执行，所述红外探测器接收黑体辐射光子数为q接收

q接收＝δq×ad×τ窗口×τ滤光片×int

其中，ad为所述红外探测器的像元面积，τ窗口为所述红外探测器窗口透过率；τ滤光片为红外探测器滤光片透过率；int为红外探测器曝光时间。

进一步地，所述步骤s4由所述黑体辐射照度差模块执行，具体包括：

计算黑体温度分别为t1和t2下的辐射照度值w(t1)和w(t2)，

其中，t1和t2分别为两个不同黑体的温度，t2>t1，λ1为探测器前截止波长，λ2为探测器后截止波长，(λ2>λ1)，w(t1)为温度为t1时黑体辐射照度，w(t2)为温度为t2时黑体辐射照度，c1为第一辐射常数值，c2为第二辐射常数值。

进一步地，所述步骤s4还包括计算黑体辐射照度差δw，

δw＝w(t2)-w(t1)。

进一步地，所述步骤s5由所述红外探测器平均响应电压模块执行，红外探测器平均响应电压其中为红外探测器自身的平均响应率。

进一步地，所述步骤s6由所述红外探测器光生电子数模块执行，红外探测器光生电子数为q,

其中，c为探测器自身电容容量；h为电子常数。

进一步地，所述步骤s7由所述红外探测器平均光电转换效率模块执行，红外探测器平均光电转换效率为η，

本发明确定了红外探测器平均光电转换效率，有利于直接评价探测器的能力，有利于红外光电成像系统能力直接评估和评价。

附图说明

图1为本发明红外探测器平均光电转换效率确定方法流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

本发明提供一种红外探测器平均光电转换效率确定方法，如图1所示，包括步骤：

第一步、构建红外探测器平均光电转换效率仿真系统。

红外探测器平均光电转换效率仿真系统包括：黑体辐射光子流差模块、红外探测器接收黑体辐射光子数模块、黑体辐射照度差模块、红外探测器平均响应电压模块、红外探测器光生电子数模块、红外探测器平均光电转换效率模块几部分组成；

黑体辐射光子流差模块：用于计算两个不同温度下黑体辐射光子流数的差值；

红外探测器接收黑体辐射光子数模块：用于计算红外探测器像面上接受到黑体辐射的光子数；

黑体辐射照度差模块：用于计算两个不同温度下黑体辐射照度的差值；

红外探测器平均响应电压模块：用于计算红外探测器光电转换后的平均电压；

红外探测器光生电子数模块：用于计算红外探测器感光生成的电子数；

红外探测器平均光电转换效率模块：用于计算出红外探测器感应光子生成电子的平均效率。

第二步、黑体辐射光子流差模块获得黑体在不同温度下辐射光子流数的差值。

我们首先计算在探测器一定波段范围内，黑体温度分别为t1和温度t2下辐射出的光子流数，公式如下所示；

其中，t1和t2分别为两个不同黑体的温度，t2>t1，λ1为探测器前截止波长，λ2为探测器后截止波长，(λ2>λ1)，q(t1)为温度为t1时黑体辐射的光子流数，q(t2)为温度为t2时黑体辐射的光子流数，c1为第一辐射常数值，c2为第二辐射常数值；h为普朗克常量；c为光速常量值。

黑体辐射光子流差大小是用高温黑体辐射流数减去低温黑体辐射流数，公式如下所示；

δq＝q(t2)-q(t1)。

第三步、红外探测器接收黑体辐射光子数模块获得红外探测器像面上实际接受到黑体辐射的光子数。

黑体辐射的全部光子经过探测器窗口衰减、滤光片衰减后剩余到像面上的光子数才为红外探测器接收到黑体辐射光子数，具体红外探测器接收黑体辐射光子数q接收的公式如下所示，

q接收＝δq×ad×τ窗口×τ滤光片×int，

其中，ad为所述红外探测器的像元面积，τ窗口为所述红外探测器窗口透过率；τ滤光片为红外探测器滤光片透过率；int为红外探测器曝光时间。

第四步、黑体辐射照度差模块获得黑体在不同温度下黑体辐射照度差值。

我们首先计算在探测器一定波段范围内，黑体温度分别为t1和温度t2下辐射照度值，

其中，t1和t2分别为两个不同黑体的温度，t2>t1，λ1为探测器前截止波长，λ2为探测器后截止波长，(λ2>λ1)，w(t1)为温度为t1时黑体辐射照度，w(t2)为温度为t2时黑体辐射照度，c1为第一辐射常数值，c2为第二辐射常数值。

黑体辐射照度差大小是用高温黑体辐射照度减去低温黑体辐射照度，公式如下所示；

δw＝w(t2)-w(t1)。

第五步、红外探测器平均响应电压模块获得红外探测器光电转换后的平均响应电压。

我们将红外探测器辐射强度差乘积上探测器自身平均响应率就获得红外探测器平均响应电压公式如下所示；

其中，为红外探测器自身的平均响应率。

第六步、红外探测器光生电子数模块获得红外探测器感光后生成的电子数。

我们计算出的红外探测器平均响应电压可以直接转换成红外探测器光生电子数，具体公式如下，

其中，c为探测器自身电容容量，是一个固定值；h为电子常数。

第七步、红外探测器平均光电转换效率模块获得红外探测器感应光子生成电子的平均效率。

红外探测器光生电子数除以红外探测器接收黑体辐射平均光子数就是红外探测器平均光电转换效率，具体公式如下，

至此，获得红外探测器平均光电转换效率。

显然，上述实施方式仅仅是为清楚地说明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属技术领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明创造的保护范围之中。