[發明專利]中紅外光電探測器驅動電路、探測器組件及組件陣列

有效

• 申請號: 201210591005.7
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103076087A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 張磊;邵碧波;馮剛;楊鵬翎;陳紹武;閆燕
• 申請（專利權）人: 西北核技術研究所
• 主分類號: G01J1/02
• 分類號: G01J1/02;G01J1/44
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 王少文

技術領域

本發明涉及一種中紅外光探測技術，尤其是一種光導型中紅外探測器驅動電路、探測器組件和探測器組件陣列。

背景技術

光導型光電探測器常用于中紅外光功率的測量，測量中入射光引起探測器的電阻變化，且變化率與入射光功率呈線性關系，故通過測量電阻的變化可以計算得到光功率的變化。但是在其應用中由于光導型探測器暗電阻（也稱為元阻抗）本身也對溫度變化非常敏感，會給信號的準確測量帶來影響。

圖1為常見的中紅外探測器驅動電路，由一個運算放大器及三個固定電阻R₁、R₂、R₃及測量探測器R_D組成。電路中固定電阻R₂、R₃分壓固定，使得運算放大器輸入負端電壓恒定，根據運算放大器工作原理可知，其輸入負端電壓恒定。由于固定電阻R₁另一端連接固定電源，因此測量探測器的電流恒定。當環境溫度變化時，測量探測器暗電阻發生變化而引起運算放大器輸出端電壓變化，即輸出基線信號的變化，而測量信號是疊加在基線信號上。當一個探測器在不同溫度范圍應用時，暗電阻較大的變化限制了光信號的測量允許幅值，甚至會導致輸出信號超出了后續記錄系統的最高采集幅值，達到飽和，影響到中紅外光功率的準確測量。圖2為硒化鉛探測器采用圖1電路，在環境溫度5-50℃時探測器暗電阻變化引起的輸出基線信號變化的最高幅值達6.6V，對于采樣幅值為5V的后續信號記錄系統已經產生信號飽和，如果采用幅值為10V的信號記錄系統，則允許的有效信號變化幅值只能為3.4V，嚴重地影響了光信號測量的動態范圍。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有驅動電路中存在的中紅外探測器在不同溫度范圍應用中存在的輸出基線信號幅值過大，對光信號測量動態范圍帶來的影響，提出一種中紅外光電探測器驅動電路、探測器組件及組件陣列，在測量應用中輸出信號基線不因工作溫度變化而劇烈改變，可以基本穩定在零點附近，實現溫度大范圍內變化時對輸出信號基線漂移的補償，并提高了測量結果的準確性。

本發明的技術解決方案是：

一種中紅外光電探測器驅動電路，用于驅動測量探測器，其特殊之處在于：包括初級放大單元、次級放大單元和補償探測器；

所述的初級放大單元包括運算放大器U1和固定電阻R₁，所述的固定電阻R₁一端與運算放大器的輸入正端相連，另一端接正電源；

所述運算放大器的輸出端接其自身的輸入負端；

所述的次級放大單元包括儀表放大器U2和固定電阻R₂，所述固定電阻R₂一端與儀表放大器的輸入負端相連，另一端接正電源；

所述的運算放大器輸出端與儀表放大器的輸入正端相連，所述儀表放大器的輸出端與信號記錄設備相連；

所述測量探測器一端與儀表放大器的輸入負端相連，另一端接負電源；

所述補償探測器R_補一端與運算放大器輸入正端相連，另一端接負電源；

所述的測量探測器R_D和補償探測器為同類型的光導型光電探測器。

上述的補償探測器與測量探測器在所探測的溫度范圍內滿足關系

式中:

U_記錄為信號記錄設備可記錄的最高電壓信號幅值，

U_信號為測量探測器的最高輸出電壓信號幅值，

R_D為測量探測器的暗電阻，

R_補為補償探測器的暗電阻，

V₊為正電源的電壓幅值，

V_{_}為負電源的電壓幅值。

上述的補償探測器與測量探測器在所探測的溫度范圍內滿足關系

式中：

R_D為測量探測器的暗電阻，

R_補為補償探測器的暗電阻，

V₊為正電源的電壓幅值，

V_{_}為負電源的電壓幅值。

上述的測量探測器為銻化銦、碲鎘汞、硫化鉛、硒化鉛中任一種。

一種中紅外光電探測器組件，包括測量探測器和用于驅動測量探測器的探測器驅動電路，其特殊之處在于：所述探測器驅動電路包括初級放大單元、次級放大單元和補償探測器；