[發明專利]用于光導型紅外探測器陣列的分時供電和數據采集系統

有效

• 申請號: 201310476896.6
• 申請日: 2013-10-12
• 公開（公告）號: CN103512656A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 趙軍衛;馮剛;王振寶;楊鵬翎;陳紹武;馮國斌;陶蒙蒙;閆燕;張磊
• 申請（專利權）人: 西北核技術研究所
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 李中群

技術領域

本發明涉及探測器和數據采集領域，尤其涉及一種用于中紅外光導型探測器陣列的分時供電和數據采集方法與裝置。

背景技術

中紅外光導型探測器如碲鎘汞（HgCdTe）、銻化銦（InSb）、硫化鉛（pbS）等在中紅外激光檢測方面發揮著重要作用。這些探測器組成陣列可用于對較大光斑的中紅外激光時間空間分布進行測量。

現有測量中紅外激光光斑的光電探測器陣列通常采用如圖1所示的穩壓供電的電橋式放大驅動單元6，包括放大器5和由測量臂22和參考臂21組成的平衡式電橋，測量臂22由偏置電阻1和探測器2組成，參考臂21由偏置電阻3和平衡電阻4組成，偏置電阻3和平衡電阻4的阻值需要根據探測器的暗電阻和工作電流進行選取，測量臂22和參考臂21的公共端分別接穩壓源Vref和地。當被測量光束入射至光導探測器2時，引起探測器的電阻變化，破壞了電橋的平衡，使得放大器5的正負輸入端之間產生壓差ΔV=V1-V2，經放大器5后輸出電壓信號VO，且其輸出與入射的光功率相關，實現了光功率的檢測。

為了實現大面積的光束檢測，常需要數十只至數百只光電探測器在空間上布成面陣或線陣結構，這時采用多通道數據采集系統，實現信號的采集和記錄，其基本原理如圖2所示，電壓源加載到n通道并行工作的電橋式放大驅動單元6，其放大器5的輸出端通過多通道模擬開關7分時導通，模數轉換后記錄和存儲在數據采集處理單元8內，進而通過軟件圖像復原，得到光束光強的時空分布信息。

申請號為201110233174.9的中國專利“一種基于電橋原理的中紅外探測電路參數設計方法”，就公開了這種技術探測方案，在秒級的短時間測量光斑時空分布中發揮了重要作用。然而當需要測量的時間較長，如幾十秒甚至幾分鐘時，由于n路探測器和電橋式放大驅動單元同時長時間供電，電路產生的大量熱量引起測量系統內部溫度升高，而紅外光導型探測器不僅對輸入中紅外光功率敏感，而且對所處環境溫度也敏感，因此造成探測器驅動電路基線發生漂移，嚴重影響測量系統的動態范圍。

發明內容

本發明提出了一種用于光導型紅外探測器陣列的分時供電和數據采集系統，采用分時供電和分時采集的方法，有效克服了光導型紅外探測器工作中引起的熱效應。

本發明的技術內容如下：

用于光導型紅外探測器陣列的分時供電和數據采集系統，包括恒流源、輸入多通道模擬開關、輸出多通道模擬開關、數據采集處理單元和n只與光導型紅外探測器一一對應的電橋式放大驅動單元；

恒流源與輸入多通道模擬開關的公共端相聯；

電橋式放大驅動單元包括參考臂、測量臂和放大器，n只光導型紅外探測器設置在對應電橋式放大驅動單元的測量臂上，n只電橋式放大驅動單元的參考臂和測量臂的公共端分別與對應的輸入多通道模擬開關的多路端相聯；

輸出多通道模擬開關的n個多路端分別與對應電橋式放大驅動單元的放大器輸出端相聯；輸出多通道模擬開關的公共端與數據采集處理單元相聯；

輸入多通道模擬開關和輸出多通道模擬開關的選通端可在驅動電平的作用下，同步選通同一路電橋式放大驅動單元。

上述用于光導型紅外探測器陣列的分時供電和數據采集系統中，電橋式放大驅動單元的測量臂包括偏置電阻和光導型紅外探測器，偏置電阻的阻值大于10倍的光導型紅外探測器內阻。

上述用于光導型紅外探測器陣列的分時供電和數據采集系統中，電橋式放大驅動單元的放大器為AD620或INA118儀表放大器。

上述用于光導型紅外探測器陣列的分時供電和數據采集系統中，輸入多通道模擬開關和輸出多通道模擬開關均選用74HCT4067芯片。

上述用于光導型紅外探測器陣列的分時供電和數據采集系統中，光導型紅外探測器為碲鎘汞、銻化銦、硫化鉛探測器。

上述用于光導型紅外探測器陣列的分時供電和數據采集系統中，n為數個至數百個。

本發明具有以下的有益效果：

1、本發明采用對光導型紅外探測器陣列的同步分時供電和分時采集的方法，有效解決了現有光導型紅外探測器和驅動電路在持續工作中的發熱問題，克服了探測器溫升引起的基線漂移，確保了動態范圍，滿足了測量系統長時間工作的要求。

2、本發明采用對電橋式放大驅動單元恒流供電的方法，解決了在探測器低內阻情況下，探測器多通道模擬開關在不同通道導通時導通電阻不同而引起的測量結果的不一致性，確保測量的準確性。

3、本發明的分時供電及采集方法，可廣泛應用于采用碲鎘汞、銻化銦等光導型中紅外光導型探測器的測控裝置或系統中。

附圖說明