CMOS机芯温度系数校正模型及效果验证
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作者:
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1.中国计量大学光学与电子科技学院;2.北京振兴计量测试研究所;3.南京理工大学机械工程学院

作者简介:

通讯作者:

中图分类号:

TN216

基金项目:


Zhu Xuewu1,Zhan Chunlian1*,Guo Jing2, Gao Han 1,Wang Jiapeng2,Yu Changben2,Kong Deren3Shang Fei3,Xu Chundong3
Author:
Affiliation:

1.Beijing Zhenxing Institute of Metrology and Test;2.School of Optics and Electronic Science and Technology, China Jiliang University;3.School of Mechanical Engineering, Nanjing University of Science and Technology

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    摘要:

    CMOS图像传感器具有低功耗、低成本、高集成度、高响应速度以及高测温上限等特性,在辐射测温领域中具有广泛应用。在外场试验过程中,CMOS图像传感器的机芯温度会随环境温度变化而波动,这种波动会导致背景灰度及响应系数发生变化,影响CMOS机芯的定量能力,使得测温误差增大。针对此问题,我们提出了一种普适性的校正方法,通过构建背景灰度及响应系数的温度校正模型,实现CMOS机芯在不同环境温度下的量值稳定性,提高了测温精度。文章通过高低温温箱模拟外场273.2 K~313.2 K的环境温度变化,利用标准高温黑体,获取了CMOS图像传感器对1073.2 K目标的测试数据。试验结果表明,该校正方法在273.2 K~313.2 K环境中可使CMOS图像传感器测温的最大温差由10.9 K降低至2.2 K。

    Abstract:

    CMOS image sensors have the characteristics of low power consumption, low cost, high integration, high response speed, and high temperature measurement limit, and are widely used in the field of radiation temperature measurement.During the field experiment, the movement temperature of the CMOS image sensor will fluctuate with changes in environmental temperature, which will cause changes in the background grayscale and response coefficient, affecting the quantitative ability of the CMOS movement and increasing the temperature measurement error. We propose a universal calibration method to address this issue. By constructing a temperature calibration model for background grayscale and response coefficient, we achieve the stability of CMOS movement values under different environmental temperatures and improve temperature measurement accuracy. The article simulates environmental temperature changes from 273.2 K to 313.2 K in an external field using a high and low temperature chamber, and uses a standard high-temperature blackbody to obtain test data of a CMOS image sensor on a 1073.2 K target. The experimental results show that this correction method can reduce the maximum temperature difference of CMOS image sensor temperature measurement from 10.9 K to 2.2 K in an environment of 273.2 K~313.2 K.

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  • 收稿日期:2024-07-29
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