[發明專利]熱釋電紅外讀出電路

有效

• 申請號: 201410645136.8
• 申請日: 2014-11-10
• 公開（公告）號: CN104390709B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 雷述宇
• 申請（專利權）人: 北方廣微科技有限公司
• 主分類號: G01J5/14
• 分類號: G01J5/14;G01J5/02
• 代理公司: 北京漢昊知識產權代理事務所(普通合伙)11370
• 代理人: 朱海波

技術領域

本發明涉及紅外熱釋電探測器領域，尤其是涉及一種熱釋電紅外讀出電路。

背景技術

根據普朗克輻射定理，任何溫度高于絕對零度的物體，其內部都會發生分子熱運動，從而產生波長不等的紅外輻射。紅外輻射具有強度和波長直接與物體表面溫度有關的重要特征，提供了物體的豐富的信息。但是紅外輻射是一種不可見的電磁波，利用紅外輻射來獲取物體的信息的時候，需要將這種紅外輻射轉換為可測量的信號。

目前測量紅外輻射一般采用傳統熱釋電材料。

傳統熱釋電材料利用自發極化隨溫度變化而變化的特性工作的，其距離溫度遠離工作溫度，電容不隨溫度變化，工作時不需要加偏壓。當溫度保持恒定時，由于極化電荷與感應電荷相等，即使將其短路連接此時也不會產生短路電流。即是說，傳統熱釋電材料響應的是溫度的變化，靜止圖像雖然不同像元的目標溫度不同，但是其目標溫度是保持恒定的，即目標溫度沒有變化。因此傳統紅外熱釋電讀出電路需要使用斬波器，利用斬波器與目標之間的溫度差使得探測器感應到溫度變化，這樣才能將靜止圖像讀出。然而，斬波器會消耗較大的功耗，而且不利于探測器的小型化，另一方面，當目標溫度與斬波器溫度差異較大時很可能因為感應電流太大而使輸出飽和，影響成像質量。因此消除斬波器的讀出電路研究成為了熱點。

因此，亟需一種無需斬波器的熱釋電紅外讀出電路來解決上述問題。

發明內容

本發明解決的一個問題是提供一種熱釋電紅外讀出電路，其可以不使用斬波器就讀取靜止圖像。

根據本發明的一個實施例，提供了一種熱釋電紅外讀出電路，包括：探測器，用于探測被測量目標的紅外輻射，并將探測到的紅外輻射轉換為電信號；放大器，用于放大所述電信號，以便從放大器的輸出得出被測量目標的紅外輻射，其中，所述探測器采用介電常數隨著溫度變化而變化的相變熱釋電材料探測被測量目標的紅外輻射。

可選地，所述探測器包括：相變熱釋電探測器像元，包含所述介電常數隨著溫度變化而變化的相變熱釋電材料，放置在被測量目標處，當被測量目標的紅外輻射改變從而溫度改變時，相變熱釋電探測器像元的等效電容值隨之改變；相變熱釋電探測器參考像元，用于提供參考信號，當被測量目標的紅外輻射改變從而溫度改變時，相變熱釋電探測器參考像元的等效電容值不改變。

可選地，相變熱釋電探測器像元的一端接地，另一端與相變熱釋電探測器參考像元相連作為探測器的輸入連接到放大器的輸入端；相變熱釋電探測器參考像元的一端與上述相變熱釋電探測器像元的所述另一端相連作為放大器的輸入端，相變熱釋電探測器參考像元的另一端連接偏置電壓。

根據權利要求1所述的熱釋電紅外讀出電路，其特征在于，所述放大器包括第一運放、第二運放、積分電阻以及積分電容，其中，所述第一運放的同相輸入端連接探測器的輸出，第一運放的反相輸入端與第一運放的輸出端相連通過積分電阻連接到所述第二運放的反相輸入端，所述積分電容分別連接所述第二運放的反相輸入端和輸出端，第二運放的同相輸入端接參考電壓。

由于本發明的探測器采用介電常數隨著溫度變化而變化的相變熱釋電材料探測被測量目標的紅外輻射。與傳統熱釋電材料不同，相變熱釋電材料利用其介電常數隨溫度變化而變化的特性工作，其居里溫度在工作溫度附近，電容隨著溫度變化較大變化，工作時需要加偏壓。正因為相變熱釋電材料電容隨溫度變化的特性，其電容與溫度直接相關而非與溫度的變化相關，使得讀出其電容值從而從該電容值獲得被測量目標的溫度(被測量目標的溫度反映被測量目標的紅外輻射)，而不使用斬波器就讀取靜止圖像成為了可能。本發明采用介電常數隨著溫度變化而變化的相變熱釋電材料，調節相變熱釋電材料的偏置電壓來讀取相變熱釋電材料的等效電容的變化，從而讀取被測量目標的紅外輻射，因此無需傳統熱釋電紅外讀出電路中的斬波器，降低了功耗，也減小了體積和質量。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

圖1是本發明一個實施例的熱釋電紅外讀出電路的結構示意圖；

圖2a是本發明一個實施例中熱釋電紅外讀出電路的探測器偏置電壓的時序示意圖；

圖2b是本發明一個實施例中熱釋電紅外讀出電路的探測器輸出電壓的時序示意圖；

圖2c是本發明一個實施例中整個熱釋電紅外讀出電路的輸出電壓的時序示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明的實施例作詳細描述。