红外监测设备中的“噪声”是什么?

分类:航谱小知识发布时间:2022-10-28

红外监测设备在探测目标时信号传输和处理过程会接收到一些随机或不规则的无用信号,通常把这些无用信号称之为“噪声”。

降噪前 降噪后

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设备的每个组成部分可能都会引进噪声,这些噪声主要包括:背景光子噪声、热噪声、读出电路噪声、探测器噪声和光学系统噪声,最终表现为降低图像质量和目标探测能力。

这些噪声产生的机理各不相同,在不同频段下对设备性能起主要影响作用的噪声可能也不一样,系统性地降低噪声是实现高性能探测的有效路径之一。


什么是背景光子噪声?

红外探测器的光敏材料通过吸收光子产生光电子,但是送达至探测器表面的背景光子通量具有随机性,会引起探测器输出电压值或者电流值的微量随机变化,从而影响图像质量和目标探测能力。背景光子噪声受探测器光敏材料影响较大,通常在所有噪音中占比较多,决定了红外探测器性能的极限。


什么是热噪声?

热噪声是指导体中电荷载流子的随机热运动产生的噪声。这种载流子的运动类似于微粒的布朗运动,随着温度的升高,这种热运动变的更加剧烈,热噪声也会随之变大。总体来看,热噪声小于背景光子噪声。


什么是读出电路噪声?

读出电路噪声指读出电路中所用器件的固有噪声,以及由电路结构和电路工作方式引入的附加噪声,主要受到电路器件选材、电路设计等的影响。


什么是探测器噪声?

红外探测器在工艺制备过程中存在较高的技术难度,芯片像元的尺寸差异、材料的复合掺杂、材料密度的不均匀等问题,都会导致像元的非均匀性,并由此产生一定的噪声。


什么是光学系统噪声?

红外光学镜头由于各处材料对红外辐射吸收和反射的不同,能量损失不同,从而产生能力损失带来的图像噪声。光学系统噪声主要受红外光学镜头材料和加工工艺水平等的影响。