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钽酸锂热释电太赫兹探测器读出电路设计
资料介绍
太赫兹（THz/Terahertz）辐射通常被定义为频率介于0.1~10THz（波长3μm到3mm）的电磁辐射，是现阶段电磁频谱中探索较少的频段。太赫兹波具有众多独特的性质，如低能量性、高透视性和高光谱分辨率等，这些优秀特性使得太赫兹科学技术在无损检测、太赫兹通讯、军事雷达、易爆物和武器检测等领域拥有广阔的应用前景。
太赫兹辐射探测技术是太赫兹科学技术发展的关键方向之一。其中热释电探测器具备结构简单、系统灵活、非制冷和易集成等优点，是太赫兹探测技术的研究热点。本文通过对热释电太赫兹探测器探测原理和信号处理电路设计进行深入分析，探索了热释电太赫兹探测器读出电路的相关设计以及相关性能的测试，论文主要研究内容如下：
一、分析了热释电太赫兹探测器的探测机理，对正弦和方波调制的入射辐射源进行了理论计算和推导，推论出热释电太赫兹探测器的探测机理及对应响应信号波形情况。
二、设计并制作热释电太赫兹探测器探测模块—钽酸锂热释电探测器，其结构简单、体积小、信噪比高、快速响应、测试平台简单可移动等。针对探测器设计出匹配的前置增益自动可调读出电路，并投板制作出电路PCB板。搭建探测器测试平台，对探测器的相关性能参数进行了测试，测试结果表明设计的读出电路能低噪声、高增益地响应低至1μJ的太赫兹辐射能量，能实现动态能量范围60dB（1μJ~1000μJ）的测量，同时保持响应率在1000V/J以上等。
三、对钽酸锂晶片的热释电系数测量方法进行理论分析，设计热释电系数测量系统的软硬件模块包括热释电电流采集模块、温度采集模块、单片机控制模块、上位机显示模块。搭建了测量软硬件平台，测量了探测器敏感元钽酸锂晶片的热释电系数，描绘出系数随温度的变化曲线，计算出均值约为223.75μC/K·m2，并对测量结果进行分析比较。
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