一种红外焦平面探测器测试系统的设计方法及系统应用

本发明属于红外成像，具体涉及一种红外焦平面探测器测试系统的设计方法及系统应用，以实现对半成品电路片和成品探测器的性能评估。

背景技术：

1、红外焦平面探测器是热成像系统最重要的核心部件。探测器电路(机芯)的设计是一个新的热成像系统的关键部分。红外焦平面技术或热像仪技术方面的专业人员必须精确地了解红外焦平面探测器参数方面的知识，这是因为红外焦平面探测器的参数决定了热像仪系统的性能极限。因此测量红外焦平面探测器性能的测量设备是研发红外热成像系统的关键。

2、通常由探测器生产厂家提供的技术资料给出的信息对于电路设计者来说很有限。有时候厂家提供的参数并不是十分准确。采用改进的参数可以提高探测器的性能。结果设计团队需要花费几年的时间来研发针对每种型号焦平面探测器的机芯。当采用不同的焦平面探测器是还需要重复整个过程。在这种情况下需要一个通用灵活的设备可以与不同厂家的焦平面探测器匹配，并且能够自动确定探测器的最佳的参数，因而红外焦平面探测器半成品电路片和成品探测器测试系统具有更大的应用前景。

技术实现思路

1、本发明提出了一种红外焦平面探测器测试系统的设计方法及系统应用，用于对半成品电路片和成品探测器的性能评估。

2、实现本发明的技术解决方案为：一种红外焦平面探测器测试系统的设计方法，步骤如下：

3、步骤1、搭建红外焦平面探测器测试系统：

4、所述红外焦平面探测器测试系统包括半成品测试组件、成品测试组件、黑体辐射源阵列、探针台、数字图像采集模块、计算机、主控模块、一组导轨；一组导轨平行设置，沿着一组导轨的中轴线自前向后依次间隔设置探针台和黑体辐射源阵列，主控模块固定在一组导轨上的滑块上，半成品测试组件和成品测试组件分别通过两根导线与主控模块电连接，主控模块通过导线与数字图像采集模块电连接，数字图像采集模块通过导线与计算机电连接，计算机通过两组导线分别与半成品测试组件、成品测试组件电连接，转入步骤2。

5、步骤2、当红外焦平面探测器为半成品电路片时，根据测试晶圆电气特性，设计半成品测试组件，转入步骤3。

6、步骤3、当红外焦平面探测器为成品探测器时，根据测试成品探测器电气特性，设计成品测试组件，转入步骤4。

7、步骤4、根据成品探测器测试所需两种黑体温度条件，低温黑体工作温度tbl和高温黑体工作温度tbh，对黑体辐射源阵列进行设计。

8、一种红外焦平面探测器测试系统的应用，以测试红外焦平面探测器的性能指标，具体步骤如下：

9、步骤a、搭建红外焦平面探测器测试系统。

10、步骤b、将半成品电路片安装在探针台上，半成品接口板安装在主控模块上，推拉导轨使主控模块正对探针台的探针下方，保证半成品电路片输出电压信号稳定。

11、测试开始前提前启动预热红外焦平面探测器测试系统，包括调控每台黑体稳定工作在各自工作温度、调控导轨至探针台正下方位置、调控探针台使半成品接口板对应半成品电路片第一个晶圆位置。

12、步骤c、根据半成品电路片的电源电压vvfid范围为[vvfid_min，vvfid_max]，对应获取半成品电路片的最低输出电压信号vo1和最高输出电压信号vo2；

13、步骤d、根据测试得到的两种输出电压信号vo1和vo2，计算所测试半成品电路片的器件等级；

14、步骤e、将主控模块上的半成品接口板更换为成品接口板，将待测成品探测器安装在成品接口板上，推拉导轨使主控模块正对低温黑体，保证成品探测器输出电压信号稳定。

15、步骤f、根据温度为低温黑体工作温度tbl和高温黑体工作温度tbh的黑体辐射阵列，对应获取成品探测器的最低输出电压信号vo3和最高输出电压信号vo4。

16、步骤g、根据测试得到的两种输出电压信号vo3和vo4，计算所测试成品探测器的器件等级。

17、本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

18、(1)本发明实现半成品电路片和成品电路片的兼容测试设计，半成品测试组件、成品测试组件、黑体辐射源阵列、探针台、数字图像采集模块、计算机、主控模块、一组导轨，并且计算机分别与主控模块、半成品测试系统、成品测试系统电连接，实现测试系统集成化设计、程式化控制以及兼容性测试。

19、(2)测试系统接口板采用兼容性设计，主控模块通过更换对应接口板可实现控制不同的探测器或半成品电路片，通过更换接口板即可实现完整的半成品到成品的测试。

20、(3)低温黑体和高温黑体分别位于导轨中部和尾部，且通过黑体支架固定在导轨正上方，挡光光阑的使用可以有效遮挡来自其他测试状态的光线，避免杂散光线进入光学系统，保证测试环境干扰性最小，最大程度提高测试准确度。

技术特征：

1.一种红外焦平面探测器测试系统的设计方法，其特征在于，步骤如下：

2.根据权利要求1所述的红外焦平面探测器测试系统的设计方法，其特征在于，步骤2中，当红外焦平面探测器为半成品电路片时，根据测试晶圆电气特性，设计半成品测试组件，具体如下：

3.根据权利要求1所述的红外焦平面探测器测试系统的设计方法，其特征在于，步骤3中，当红外焦平面探测器为成品探测器时，根据测试成品探测器电气特性，设计成品测试组件，具体如下：

4.根据权利要求1所述的红外焦平面探测器测试系统的设计方法，其特征在于，步骤4中，根据成品探测器测试所需两种黑体温度条件，低温黑体工作温度tbl和高温黑体工作温度tbh，对黑体辐射源阵列进行设计，具体如下：

5.一种红外焦平面探测器测试系统的应用，以测试红外焦平面探测器的性能指标，其特征在于，具体步骤如下：

6.根据权利要求5所述的红外焦平面探测器测试系统的应用，其特征在于，步骤3中，根据半成品电路片(6)的电源电压vvfid范围为[vvfid_min，vvfid_max]，对应获取半成品电路片(6)的最低输出电压信号vo1和最高输出电压信号vo2，具体如下：

7.根据权利要求5所述的红外焦平面探测器测试系统的应用，其特征在于，步骤3中，步骤4中，根据测试得到的两种输出电压信号vo1和vo2，计算所测试半成品电路片的器件等级，具体如下：

8.根据权利要求5所述的红外焦平面探测器测试系统的应用，其特征在于，步骤6、根据温度为低温黑体工作温度tbl和高温黑体工作温度tbh的黑体辐射阵列，对应获取成品探测器(5)的最低输出电压信号vo3和最高输出电压信号vo4，具体如下：

9.根据权利要求5所述的红外焦平面探测器测试系统的应用，其特征在于，步骤7、根据测试得到的两种输出电压信号vo3和vo4，计算所测试成品探测器(5)的器件等级，具体如下：

技术总结
本发明公开了一种红外焦平面探测器测试系统的设计方法及系统应用，所述红外焦平面探测器测试系统包括半成品测试组件、成品测试组件、黑体辐射源阵列、探针台、数字图像采集模块、计算机、主控模块、一组导轨。使用半成品电路片和半成品接口板构建半成品测试组件，使用成品探测器、成品接口板和光阑构建成品测试组件。调控导轨可选择半成品测试或者成品测试。主控系统负责传输半成品电路片和成品探测器的输出信号到计算机。计算机负责控制系统工作状态并计算各项指标，得到评估结果。这样设计的一种同时兼具对半成品电路片和成品探测器进行测试的红外探测器测试系统，具有程式化程度高、集成度高、操作便捷的良好性能。

技术研发人员：隋修宝,杜柄辰,吴思瑶,任名扬,陈钱,姚哲毅,李宁,王一红,郭伟兰,高航,刘源,周圣航
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4