本标准所指的焦平面，是敏感红外辐照的光敏阵列并带有读出电路的器件。本标准对焦平面特性参数及相关量进行了定义。本标准给出了焦平面主要特性参数的测试方法及测试条件。本标准适用于线列和面阵焦平面。

GB/T17444—1998
红外焦平面阵列（以下简称焦平面）是红外凝视成像和成像光谐仪等新代红外系统的核心器件。国外焦平面已经处于实用阶段。国内在国家高技术计划安排下已进行了十年的研究。在佳化铅、佛化铟和稀乘等三类焦平面研究方面，分别取得了良好进展。在应用方面开展了双波段红外凝视成像辐射计和红外成像制导等研究，受到用户的重视，焦平面拥有成千上万个像元，并带有读出电路，只有信号获取与信号读出双重功能，比之红外单元探测器，完全一种新颖器件，因此，对焦平面特性的韬述带来许多新的内容。至今尚未见到国外发衣的焦平面特性参数测试技术规范。国内技术人员都从各白的需要和理解定义了一些参数，百不统一。随着焦平面研究和成用工作的发展，迫切需要统-一的特性参数名称和测试方法来评份器件。本规范是为满足这种需要而制定的。
本标准的附录A、附录B和附录C是标准的附录。本标准的附录D是提示的附录。
术标准由中国科学院提出并归口。本标准起草单位：中国科学院上海技术物理研究所。本标准主要起草人董亮初、下端军，梁治、唐红兰、陈世军。1范围
中华人民共和国国家标准
红外焦平面阵列特性参数
测试技术规范
The lechnical norims formeasurement andtest uf characteristic parametcrs ofinfrared tecal plane arrays
GB/T 17444 - 1998
本标造所指的焦一而.总缴感红外辑照（以下简称程照)物光敏心阵列并带有读出申路的器准，云标库对焦半持性参数及柜关单进行了定义。本标阵给品焦平面1要特叫参教的润试方法及测试条件。本标乱适用线列和阵焦平面。
2特性参数及相关量的定义
术标雄来川列启义。
2.1 积分时间(iniegratiun line)像元累积辆照产生电荷的时所，衍号为子，单位为校（s），2.2 颐潮(ru ptriod)
而准焦平面域信导读出所需安的时间，符号为：amc单位为秒（s)。2.3行周clin2rinn;
列焦以而一行信寸读白所需爱的时问,符与为上m中位为秒(s）2.4最高像元连率(maximun pixel rule)焦平面像元号读出的录商速班，为号为，单位为薪兹（Hz)，2.5电荷容量(clurge tuspatily）焦源心能容纳的战人信号背数,衍习为N单位为了电炭()2.6编照j率(irradiario pewer)入时个像元1的也定程照功率，符号为P、单位为瓦（W）。2.7照能量（irradiatien encrgy）辐照站率！与积分时问之积，符梦为，单位为焦再（J），式（）示：E-P>...
2.8照率(sauration irradiatian pnwer)焦止间在一定顺固期或行用期系件“，输山信了运至饱租时的最小辆照功率、符号为，单位为M(w)
2.9应率cspoiy
2.9.1像元成ixelrespoeivity)
国家质量技术监督局1998·07-18批准1999-05-01实施
GB/T 17444—1998
焦平面在一定帧周期或行腾期条件下，在动态范阐内，像元每单位辐照熙功率产生的输出信号电压，符号为R(t.j),单位为伏特每瓦(V/W)。由式(2)表示：Vsi.j)
R(i,)
式中：V:(2,j)一—第1行第j列像元对应于辐照功率P的响应电压(V);}——第：行第i列像元所受的辐照功率(W)。响应率的其他表示见附录 A。
2.9.2平均响应率(average responsivity）焦平确各有效像元响应率的平均值，符号为R.单位为伏特每瓦(V/W)。由式(3)表示：R-M·N-(d+h台合
一分别为焦平面像元的总行数和总列数，见2.11 #式中:M,N-
一分别为死像元数和过热像元数，见2.10。d.h
求和中不包括无效像元，见2.102.9.3响率不均匀性(responsivity non-uniformity）2)
黛平面各有效像元响应率R(i,j)均方根偏差与平均响应率R的百分比,符号Us,单位为%。出式(4)表示：
ERi j) - R\ 10% 4)
RNM.N-ath
求和中不包括无效像元，见2.10。珂应率不均句性可归纳为空间噪,见附录B.2. 10 无效像元(non-effective pixel)无效像儿包括死像元和过热像元。2.10.1死像元（deadpixel)
像元响应率小于均响应率1/10的像元，死像元数记为d。2. 10. 2 过热像元(over ho1 pixel)像元噪声电压大于平均噪声电压10倍的像元，过热像元数记为力。2.11像元总数』有效像元率(pixelamount and operahle pixel factor）2. 11. 1 像:元总数(pixel amount)焦平面像元的总行数M与总列数N之积，记为M·N。2. 11.2 有效像元率(rperahle pixel [acLar)焦平面的有效像元数占总像元数的户分比，符号为N。.单位为%。由式(5)表示：Nr=
2.12噪声(noise)
2.12.1像元噪声电压(pixel noise voltage)d+h.
·100%
焦平面在背最辐照条件下，像元输山信号电压涨落的均方根值，符号为V(i.j),单位为伏特(V）。2.12.2 平均噪声电压(avcragc noisc. voltage)焦平面各有效像元燥声电压的平均值，符号为VN,单位为特(V)。出式(6)表示：V\.n-d+h22
求和中不包括无效像元，见2.10。2.13噪声等效辐照功率(nuise equivalent irradialion power）( 6)
GB/T17444-1998
信噪比为「时，焦平面像无所接受的辐照功率。即焦平面的平均噪声电压，与均响应率之比，符号为NEI,单位为(W）。出式(7)表示：NEF
2.14噪声等效温差（rire eejuivalenttemperaturedifference）平均噪声电斥与口标短差产生的信号电压相等时.该温差称为噪声等效摄差。即目标温差与信比之比.符号为NETO.单位为绝对温度(K)，式(8)表示：NETD-
式中：T—-而i源黑体温度,K:
T\背景溢度,K：
T-T。
V—对应I源黑休与背景温差的焦平面信号电正，V。2.15探测率（detectivity）
2.15.1像元探测率（pixel detectivity）(8)
当1瓦辐照，投射到面积为1平方厘米的像元上，在1赫兹带宽内状得的信噪比。即像元响应率R(ij)与像元噪声电压V、（i，j)之比，并折算到单位带宽与单位像元面积之积的平方根值，符弓为D（i.).单位为厘米·赫2瓦\(cm·z，W-1)。由式(9)表示：A
R(i,j)
N2- fV.(i,j)
式中：Au—像元州积.cm\
t.----积分时间.s。
2.15.2均探测率（averagedetectiviry)）(9)
您平盈各有效像元探测率的平均道，符孕为，单位为厘米·赫1\，瓦（c:n·Hz\，w-\）。由式(1C)表示：
M·N-(d+h台司
求和中不包括无效像元，见2.10，2.16动态范围(dynamir range）泡和辐照功率P与噪声等效辐照功率NEP之比,符号为DR。由式(11)表示：P
2.17杆对光谱响应(relativespectral rcsponse）-( 10 )
焦面在不同波长入，相同辐照能的单色光照射下的光语前应S（A)与其最人镇S之比值，符号为S)。由式(12)表示：
2.18光谱询激范用(spectral response range）s(a)
相对光谱响应为05时，所对应的人射辐照最短波长与最长波长之间的被长范围。2. 19 串告(cross talk)
内十像元对相邻像元的串扰，使相邻像元引起的信号Vm与本像元信号VL之百分比，为该像元对邻像总的吊普，符号为(T，单位为%。由式(13)表示：V.100%
还有一些特性参数和相关革，见附录C.W
3测试方法及测试条件
GB/T 174441998
3.1响应率、响应率不马性，声,探测率和有效象儿率等(简称响成率等)参数测试3.1.1原现概要
响应率等参数的测试，可问结为两种程照条件下的响应电正测试,即背景轻照条件下的向应电压测试-及背景加黑体辅照条件下的应电正激试，简称背景响成压测试及黑位喉应也压测激：这测种辑照部必须是恒定均习的，在测得背景响应鸟压和黑体响应电压后，应率等各特性参数吗根据定义计穿得察。
3.1.2测试方法
3.1.2、1测试系统
测试系统如图1所示,仙指黑体源、性瓦瓶、电了审路及计行机四大部分。前置效大
思休源
3.1.2.2测试染件
驱动模技
设发生
多消范转漠控制比块
图1焦询参数测试系统
a）黑休源温度范围:究温～1 300 K;输六不汇调制视的
6）累休辐射孔到焦平面的距离应大于辑实孔径的2倍,以保证点光源辐照。c黑体辐射入射向与需平血并敏而的法线爽小于55d）焦单而的输信也压经效人和预处理片，不得题过A/)转换器的动态范周、3.1.2.3响电点测试
利用图1所示的测试系统，分别在背景条件（为环境湿度的当极，挡作黑本源的去射引及黑体加背景条件(拦板云掉)下,连续果集F恢数据(-般取F100),(若被测器件为线列杰半直,则连线采案 F行数),得到如图2示约2组 F两维教继。在背景条件下,测得为F模两继数纠为V（i，),肯景,门;在黑体背景条件下,测得的H唢两维数组为\（t,j),写景「黑体,黑！步缺
eFG..HRJ.
Fs,.半素+黑体,们
图2响应耳压浏试
3.1.3询应率等参数计饰
GB/T 17444—1998
在测得如咨2所示2纠恼两维数红后.响度逐等参数，可按宗义算得到3.1.3.1像元黑体响应电正算：
a）像元（采休丨背景)响应电压：Vox[(i,j>,黑体+背景] -
武中：语(j),黑体+衍景二
Vus（ij),黑体|背景,
h）像元（背景)应毛压
[(i,j),黑体＋背景,
..( 1h)
在黑体十背景播照条件下，第1行第，列像元输离信卡良医,次测壁的平均聋，V：
征黑体「背景辐照条件卜，第：行第，列缘元箍出省了也压第「次的谢量值，V：
采样总顿数(或行数)，（不小下100)：Vs(,作景
[(,背景门
式中：！（）.背原：“在背景铅照条件下，第行第列像元输出信号电兴，F次测量的为值，V
Vmtt,j),背景.)
(:）像元黑体响应电压
在背景梧照条件下，第：行第列像元愉出信号自层第广次的训值，V1[(-j黑体—背[(,节?
Vij) =
武南：A
系统地税。
上述式（14)、（15)租(15)约运算，可用零3表示：深许·前
黑一非累,
,黑体1要素
L(甲)
el)背系
像元黑体响成电压汁筑
3. 1. 3. 2像元正应率计算
像元顺应率按式（2)计算：
式中：V(——±(16)求得：
F——小(17)我：
P-IX(T-T)Xd XA
式中：c——斯或洛常数5.673×1-1w·cm·k-Vsurs
( 16 ?
++....( 17?
T“黑体温度,K；
T背景温度,K
d：黑体辐射孔径心ml;
Ap——焦平面像元面积，cm\；GB/T 17444—1998
t.—黑体出射扎至焦乎面像元面垂直距离，cm。3.1.3.3像元噪声电压计算
根据定义2.12.1将图2中背景条件下采集的F顿两维数组VL(i.j)，背景，门.及由式(15)求得的两维数组V[(ij),背景_代入式(18),求得像元噪声电压V(i,j)：Vs(t,j)
式(18)的运算，由图4表示：
3.1.3.4像元探测率计算
像元探测率接武(9)计算：
3.1.3.5有效像元率计算
V(.),背景]-Vrs[(,),背景,P
图4像元噪声电压运算
D'(ij):
N 2fat
根据定义2.11.2.有效像元率N的计算涉及四个参数死像元d.过热像元五、平均响应率友和平均噪声电压V。这四个参数，前两个分别与后两个相互率制，即要想求出前两个，必须先知道后两个，反之，要想求出后两个，又必须先知道前两个，因此，只能采取近似算法。作为一级近似，引入响应率和噪声电压的中间平均值R和按下列步骤求出死像元和过热像元。若需高级近似，推荐一种算法见附录 D。
a）苑像元
按下式，所有像元参加运算，求得中间均响应率：1vv99.net
M.N台台
根据死像元定义2.10.1,符合下列不等式的像元为死像元，记为d。Ri,j)-
b)过热像
....(19)
..(20)
GB/T 17444 -. -1998
按下式，扣除死像元d后：余下的像元参加运节，求得中间平均噪声电压；yxi.n.
Vy\M.N-a台E
根据过热像元定义2.10.2,符合下列不等式的像元为过热像元，记为h。V.() - 10 W>0
）有效像率
由式（20)和我(22)求得的死像元d和过热像元放,代入式(5),可求得有效像元率Nte3.1.3.6平均黑体响应电压计算
V,-M.N-(d+h2
求和中不包括无效像元，见2.10。3.1.3.7平均间应率计算
平均响应率按式(3)计算：
求和中不包括效像危，参见2.103.1.3.8平均噪声电压计算
平均噪声电压按式(6)计算：
ER(,j)
V-MN-(d+ha
求和中不包括无效像元.见2.10。3.1.3.9平均探测率计算
平均探测率接式(10)计算：
M.N-(d-h)
求和中不包括无效像元，见2.10。3.1.3.10响应率不均匀性计算
响应率不均勾性，按式(4)计算：UR
R VM.N-(d+h)
求利中不包括无效像元，见2.10，3.2噪声等效温差测试
3.2.1测试装置
EER(1-5) -- RT +100%
+-( 21 )
（22）
(23）
如图5所示，条状托板作为日标，经透镜聚焦，其像成在焦平面的像元上。条状孔板的孔内温度灯面源黑体温度7\，条状托板的温度为T，，故月标溢差为T一T。焦平面信号由图1测试系统处理。3.2.2必要条件
而源黑件
CB/T 17444 --1998
辐射孔
条状孔钩
磁机系统
图5虞声等效温荒测试装置
a）条状孔极及面源黑齿分别进挥温控，买弹炎持
b）聚集在焦半面1的杀状孔和条状极的像约宽度，不得小于焦*间个像另的究度，3.2.3测诚法
条状孔板的像聚焦在焦平而上时，得到的焦平面案行的输出信号，虾图6所示：唤市等效温差接(8计
式中 Vs=Vz—Ve
V—接3. 1. 3. 3利3. 1. 3.8求得。(Vs/V)
Y：为对应条状\孔\的各像元曾号的平均值.即炫适温度下的询源黑体的平均信号；V。为对离条状\极\范各象店信号的平与证，既对应温度下：报的平均冶号图6焦平而其行输出信号
3.3动态范固测试
恨据定义2.16，只要分别测得饱利输照功率1租唤声等效照动密NF.动态范用可式（11）求得。
3.3.1逆利辑照动率测试
利用图1所示的测试系统，通过改受黑依与点平面的迟高，或改变黑体出射孔径.实议变黑体投好在焦平面像元上的辑照功率P;接 3. 1. 2. 3响应电卡洲试方法和 3. 1. 3. 6平均黑危响应息压计算公式，测后各F值条件下的平均黑响应也正V。.得到如图？所示的美系曲线、接最小二乘法，分到在曲线的线性区和钩区拟合出两条直线，两直线的交点1对应的横坐标P为施和辐照功率的测旦值，
3.3.2樂市等效辐照动率计算
GB/T174441998
以戈(6)度武(3)中求得的畏尺.代入式(7),求得质市等效稻照功率：NEF
3.3.3动用的
山区7曲线求得药Pr和式(7)求得的N\,代人(11)求得动态范滑：P
aaaa-gaag%uago
e.ogoo.g.am
图了平黑体而电未与轻州动率美系曲线3.4相沈诺响应测试
3.4.1测抗装医
如图8所示，整个测试装由幅射源,羊包仪、分束光路,参考授测器、信号处理电路及微机系统组坡、
爱：名择池器
a辐兒源
一般采硅碘棒.
b）单色仪
图8程对光谱响测减
司族计关
并色仪的波长鼓·由微提过步运电机控制,以实现波长的逐点们街，e）分光路
恒储控
非设派
由单色仪简主的单色,经反求镜分成两末，一末输入参考擦测器：一束输人被测焦所。l）参考换测强
一段选用热释主器件,它的相处光谱响成3(()是巴知的,）信号处库面路
焦平而的信导必须克丝过买栏保持，而兰，采样保持电路只对焦平面接受到单位仪出点的单色光的GB/T 17444—1998
像元中的某一个或某几个进行采样。经过采样保持后的信号，才进行与参考探测器信号一样的处理，即选放及相敏检波。
f）微系统
步进电机的步进脉冲、采样保持电路的采样脉冲、切换开关的控制脉冲及A/D转换脉冲均由微机系统统一协调产生，整个数据的采集处理和输出也出微机完戚。3.4.2必要条件
辐射源谢制频率必须低于「分之-的采样保持电路的采样重复频率。3.4.3测试方法
当单色仪的波长鼓在微机控制下，进行全波段扫描时，数据采集系统同时测得各波长点下参考探测器的信号电压V(),和被测焦F-面的输出号电压V(A)。被测焦i的相对光谱响应S,(),根据定义2.17接式(24)求出：
S.(A) = S()/S. -
ryosa)
式中：S，—焦平面峰镇波长处的对响应侦，即规化基数；参考探测器的相对光谱响应(已知)，Srr(a)
以波长为横坐标,相对光谱响域S,()为纵坐标,绘制出柑对光谱响应曲线，从曲线上查出光谱响应范围
3.5串音测试
3.5.1测试装置
如图9所示，串音测试装置中红外小光点光路、低温杜瓦瓶、微动台及电子电气等叫部分纠放。外猫割源
非球百透镜
低湿配瓶
的驱动
步迷血机驱动
3.5.2必要条
时学产生
图 9 出音测试装臂
该决合
前放大
深护保养
a）红外小光点直径必须小丁焦平面像元尺寸.保证小光点只熙到一个像元，b）微动台定位误萃，需小于焦平面像元尺寸的卜分之3.5.3测试法
如图10所示，当红外小光点入射在第：行第，列像元中心时，测该像店的信号V（)：同时，测得该像元相邻1:下左右四个像元的信号V(±1.j)与V.1士1)、根据定义2.19.该像元对相邻各像元的申音.按式(25)和式（26)求山Vami+.10y
CTG ± 1.)-
Vic(i,j)
（25）
GB/T 17444—1998
Vntt,j +1)
CT(.3 + 1)
·100%
Vueij)
该像元对相邻像元的平均串音按式(27)求出：..
+++++*+( 26 )
I[CT( +1)+CI( -1,j)+CTG,+1) +CT(,j-)GTG.) -
红外小光点
图10音测试示意图
.-.(27)
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