光電探測器壽命評估試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種進(jìn)行光電探測器壽命的試驗(yàn)系統(tǒng)，尤其是關(guān)于硅雪崩光電探測器壽命評估的試驗(yàn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]光電探測器是激光探測和激光測距的關(guān)鍵部件，其性能直接影響到遙感系統(tǒng)信息探測的能力。隨著航天遙感應(yīng)用對探測目標(biāo)的波段特性、空間分辨率、輻射分辨率、時(shí)間分辨率以及可靠性等要求的不斷提高，作為航天遙感儀器核心部件的光電探測器，需要向擴(kuò)展波長范圍、提高光電性能、改善光譜形狀、減小光敏元尺寸、增加器件規(guī)模、提高壽命和可靠性等方向發(fā)展。光電探測器的可靠性和壽命是保障整個(gè)系統(tǒng)工作壽命的重要環(huán)節(jié)。光電探測器能夠正常工作是整個(gè)系統(tǒng)能否正常工作的關(guān)鍵，所以光電探測器的工作壽命評估是整個(gè)系統(tǒng)質(zhì)量和可靠性保障不可缺少的環(huán)節(jié)。如何能夠準(zhǔn)確、有效地評估光電探測器工作壽命，其壽命試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制作是至關(guān)重要的。
[0003]光電探測器要求是長壽命器件，一般情況下要求10年以上貯存壽命和數(shù)萬小時(shí)工作壽命。傳統(tǒng)光電探測器的工作壽命是采用長期跟蹤工作和貯存過程中性能參數(shù)的變化情況的方法來確定其壽命的規(guī)律的。然而，長期貯存和工作跟蹤在實(shí)際工作中很難實(shí)現(xiàn)，特別是在新材料、新技術(shù)升級換代后，同類產(chǎn)品工作和貯存數(shù)據(jù)的可參考性在很大程度上已經(jīng)失去了可參考的意義。在現(xiàn)有技術(shù)中，由于缺少對硅雪崩光電探測器壽命規(guī)律的認(rèn)識，使得光電探測器新產(chǎn)品的定壽、延壽工作失去了可信的定量依據(jù)，從而嚴(yán)重影響了武器裝備可靠貯存和可靠使用的保障，極大的增加了裝備的使用方風(fēng)險(xiǎn)。
[0004]在現(xiàn)有壽命評估試驗(yàn)中，光電探測器單應(yīng)力壽命試驗(yàn)比較容易實(shí)現(xiàn)，但在光電探測器的貯存和工作中，尤其是工作中往往會受到多種應(yīng)力的影響，單應(yīng)力的壽命試驗(yàn)不能真實(shí)地反映探測器的實(shí)際工作狀態(tài)，因此單應(yīng)力壽命試驗(yàn)對實(shí)際工作的指導(dǎo)意義非常有限，多應(yīng)力壽命試驗(yàn)是光電探測器壽命評估發(fā)展的必然趨勢。但多應(yīng)力壽命評估的前提是設(shè)計(jì)多應(yīng)力試驗(yàn)系統(tǒng)(包括設(shè)備和工裝)和試驗(yàn)方案，有了多應(yīng)力壽命試驗(yàn)系統(tǒng)和試驗(yàn)方案，才能進(jìn)行試驗(yàn)。做了壽命試驗(yàn)，就有壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后才能對硅雪崩光電探測器產(chǎn)品的壽命數(shù)據(jù)進(jìn)行評估，給出壽命的大小和置信度等參數(shù)，為裝備的定壽和延壽提供參考依據(jù)，降低武器系統(tǒng)的使用風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種能夠?qū)崟r(shí)自動監(jiān)測、采集數(shù)據(jù)、，具有可擴(kuò)展性，并能同時(shí)對探測器施加電應(yīng)力、光應(yīng)力和溫度應(yīng)力或施加以上三種應(yīng)力的任意組合進(jìn)行壽命試驗(yàn)的光電探測器壽命評估試驗(yàn)系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的上述目的可以通過以下措施來達(dá)到。一種光電探測器壽命評估試驗(yàn)系統(tǒng)，包括:光控制試驗(yàn)系統(tǒng)、電源控制試驗(yàn)系統(tǒng)、溫度控制試驗(yàn)系統(tǒng)、試驗(yàn)監(jiān)測控制系統(tǒng)和測試工裝。其特征在于:測試工裝多分區(qū)將光電探測器受試樣品分為幾個(gè)區(qū)域，光控制試驗(yàn)系統(tǒng)通過光纖分路器將來自半導(dǎo)體激光器脈沖光信號分流到每個(gè)光電探測器受試樣品上，由光功率計(jì)監(jiān)測光能量的大??；溫度控制試驗(yàn)系統(tǒng)通過溫度試驗(yàn)箱對安裝在測試工裝各個(gè)區(qū)域的受試樣品進(jìn)行溫度控制，電源控制系統(tǒng)通過電源控制模塊按測試工裝各個(gè)區(qū)域的電壓分別進(jìn)行控制，試驗(yàn)監(jiān)測控制系統(tǒng)通過控制面板分別對不同區(qū)域的受試樣品進(jìn)行控制，選通電探測器受試樣品位置，實(shí)時(shí)監(jiān)測和數(shù)據(jù)的實(shí)施采集，監(jiān)測光電探測器受試樣品是否正常的狀態(tài)，同時(shí)對探測器施加電應(yīng)力、光應(yīng)力和溫度應(yīng)力一種和/或兩種應(yīng)力/或三種應(yīng)力，并通過多路模擬開關(guān)和應(yīng)現(xiàn)場可編程門陣列FPGA模塊，通過UBS接口將采集到的信息傳遞給計(jì)算機(jī)，給出壽命大小和置信度參數(shù)的評估結(jié)果。
[0007]本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果。
[0008]本發(fā)明采用可將光電探測器受試樣品分為幾個(gè)區(qū)域測試工裝，試驗(yàn)監(jiān)測控制系統(tǒng)通過控制面板分別對不同區(qū)域的受試樣品進(jìn)行控制，實(shí)時(shí)監(jiān)測和數(shù)據(jù)的實(shí)施采集。實(shí)現(xiàn)同時(shí)對探測器施加電應(yīng)力、光應(yīng)力和溫度應(yīng)力三種應(yīng)力進(jìn)行壽命試驗(yàn)，也可以根據(jù)需要選擇其中的某一種或幾種應(yīng)力進(jìn)行硅雪崩光電探測壽命試驗(yàn)，解決了現(xiàn)有設(shè)備只能進(jìn)行單應(yīng)力的壽命試驗(yàn)，不能真實(shí)反映光電探測器實(shí)際貯存和工作狀態(tài)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)可信度不高的問題。
[0009]本發(fā)明包括多分區(qū)測試工裝，每個(gè)區(qū)域按5只光電探測器安裝，一次能夠同時(shí)對30只或以上探測器進(jìn)行試驗(yàn)控制、實(shí)時(shí)監(jiān)測探測器參數(shù)，對參數(shù)測試數(shù)據(jù)的實(shí)施采集，進(jìn)行壽命大小和置信度等參數(shù)的評估。這套可供30只或以上探測器同時(shí)進(jìn)行高溫應(yīng)力、電應(yīng)力和光應(yīng)力試驗(yàn)的可靠性試驗(yàn)和壽命試驗(yàn)的平臺，避免了現(xiàn)有技術(shù)定壽、延壽評估定量依據(jù)不充分弊端。能夠?qū)怆娞綔y器同時(shí)施加電應(yīng)力、溫度應(yīng)力和光應(yīng)力進(jìn)行試驗(yàn)，解決了硅雪崩光電探測器在綜合應(yīng)力(電應(yīng)力、光應(yīng)力和溫度應(yīng)力)同時(shí)作用下，對探測器壽命進(jìn)行考核的試驗(yàn)系統(tǒng)，能夠更加真實(shí)地反映探測器的壽命數(shù)據(jù)。
[0010]本發(fā)明根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，運(yùn)用合適的加速模型，對光電探測器的可靠性與壽命進(jìn)行評估，相比以往的單應(yīng)力試驗(yàn)系統(tǒng)，操作復(fù)雜程度并沒有增加，人機(jī)界面友好，而且還增加了自動采集功能，可以實(shí)現(xiàn)對受試樣品狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。
[0011]具有可擴(kuò)展性。本發(fā)明可通過更換合適的測試工裝，可適用于多種類型光電探測器的貯存壽命試驗(yàn)、工作壽命的試驗(yàn)、電老煉和光電老煉試驗(yàn)。根據(jù)光電探測器的貯存、工作環(huán)境特點(diǎn)和環(huán)境剖面，利用本發(fā)明可以在較短時(shí)間內(nèi)完成光電探測器貯存壽命和工作壽命試驗(yàn)。本發(fā)明能夠?qū)怆娞綔y器同時(shí)施加電應(yīng)力、溫度應(yīng)力和光應(yīng)力進(jìn)行試驗(yàn)，解決了光電探測器在綜合應(yīng)力(電應(yīng)力、光應(yīng)力和溫度應(yīng)力)同時(shí)作用下，對探測器壽命進(jìn)行考核和試驗(yàn)的難題，能夠更加真實(shí)地反映探測器的壽命數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0012]圖1光電探測器壽命評估試驗(yàn)系統(tǒng)組成框圖。
[0013]圖2測試工裝夾具外形示意圖。
[0014]圖3測試工裝板布夾具的分布示意圖。
[0015]圖4電源供電系統(tǒng)的電路原理示意圖。
[0016]圖5本發(fā)明試驗(yàn)監(jiān)測控制系統(tǒng)信號處理系統(tǒng)框圖。
[0017]圖6是測試控制臺控制面板的布局示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]參閱圖1。在以下描述的實(shí)施例中，光電探測器壽命評估的試驗(yàn)系統(tǒng)主要包括光控制試驗(yàn)系統(tǒng)，電源控制試驗(yàn)系統(tǒng)、溫度試驗(yàn)箱、試驗(yàn)監(jiān)測控制系統(tǒng)和測試工裝。光控制試驗(yàn)系統(tǒng)包括順次串聯(lián)的光源、驅(qū)動器、半導(dǎo)體激光器、衰減器、光纖分路器和電連接在光纖分路器上的功率計(jì)和出纖功率標(biāo)定裝置。驅(qū)動器給半導(dǎo)體激光器激勵信號形成脈沖光信號，通過衰減器控制光信號的大小，然后經(jīng)過光纖分路器和光纖把光信號分流到每個(gè)受試樣品上，并通過光功率計(jì)監(jiān)測光能量的大小。多分區(qū)測試工裝將光電探測器受試樣品分為幾個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域按5只光電探測器安裝，一次能夠同時(shí)對30只或以上探測器進(jìn)行試驗(yàn)控制。測試工裝設(shè)置在溫度試驗(yàn)箱內(nèi)，測試工裝每個(gè)區(qū)域上安裝的光電探測器通過光纖連接光纖分路器。光纖與光電探測器的接口工裝既能保證光信號的全部入射，又能保證連接的穩(wěn)定和可靠，。測試工裝的另一端通過電源控制模塊連接電源控制系統(tǒng)，測試工裝的輸出端電連接示波器和計(jì)算機(jī)。光控制試驗(yàn)系統(tǒng)通過光纖分路器將來自半導(dǎo)體激光器脈沖光信號分流到每個(gè)光電探測器受試樣品上，由光功率計(jì)監(jiān)測光能量的大??；溫度控制試驗(yàn)系統(tǒng)通過溫度試驗(yàn)箱對安裝在測試工裝各個(gè)區(qū)域的受試樣品進(jìn)行溫度控制，電源控制系統(tǒng)通過電源控制模塊按測試工裝各個(gè)區(qū)域的電壓分別進(jìn)行控制，試驗(yàn)監(jiān)測控制系統(tǒng)通過控制面板分別對不同區(qū)域的受試樣品進(jìn)行控制，選通電探測器受試樣品位置，實(shí)時(shí)監(jiān)測受試樣品的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)測試數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，監(jiān)測光電探測器受試樣品是否正常的狀態(tài)，同時(shí)對探測器施加電應(yīng)力、光應(yīng)力和溫度應(yīng)力一種和/或兩種應(yīng)力/或三種應(yīng)力，并通過多路模擬開關(guān)和現(xiàn)場可編程門陣列FPGA模塊，通過UBS接口將采集到的信息傳遞給計(jì)算機(jī)，進(jìn)行壽命大小和置信度參數(shù)的評估。
[0020]參閱圖2、圖3。測試專用工裝是試驗(yàn)探測器安裝的夾具，其電信號的輸入輸出通過通用接口實(shí)現(xiàn)，可以通過測試工裝的置換，供多種類型的探測器使用這套試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行壽命試驗(yàn)。測試工裝上設(shè)有分為六個(gè)區(qū)域的安裝夾具，每個(gè)區(qū)域可安裝5只，每個(gè)區(qū)域的安裝夾具上都設(shè)有圖3所示安裝受試探測器的編號。安裝在溫度試驗(yàn)箱中的測試專用工裝，通過