针对微测辐射热计的非均匀性校正对衬底温度要求较高的问题,从探测器的线性模型出发,提出了一种新型非均匀性校正方法.方法首先令阵列中不同探测单元的光响应率比和衬底温度响应率比分别相等,达到补偿衬底温度变化的目的;随后再执行传统的两点非均匀性校正.用数模转换器将存储在EPROM内的偏置电压输出到MOS管的栅极上,实现对偏置电流的控制,调节探测元及补偿元的响应率.仿真结果表明,该校正方法可以在变化范围约为4K的均匀衬底温度内达到良好校正效果.

在微测辐射热计热敏元的热平衡模型基础上,分析了CTIA读出方式的微测辐射热计在不同背景和衬底温度下的输出响应率,仿真了探测器面阵在偏移-增益两点校正法校正后的输出.为衡量不同衬底温度下校正后残余非均匀性噪声的大小,考虑到响应率随背景温度和衬底温度变化的因素,提出了非均匀性噪声等效功率(NNEP) 指标.研究结果表明,在采用20μs积分时间和5pF积分电容时,探测元响应率可以达到106V/W到107V/W;衬底温度的变化在约0.01K以内时,采用两点校正法可以对该读出方式的微测辐射热计输出进行良好的校正.

非致冷微测辐射热计具有较大不均匀性，并且输出响应受衬底温度影响很大．提出的读出电路在读出信号的同时能够扩大探测阵列的允许衬底温度．电路采用多列像素共享容式跨阻放大器（CTIA）和DAC，用补偿暗像元扣除静态电流，校正数据经DAC转换送至MOS管的栅极以控制偏置电流达到温度补偿目的．该电路灵敏度高、动态范围大，对于128×128面阵可以达到30Hz以上的帧频，通过PSPICE仿真验证了该读出电路的可行性．