[實用新型]微波功率器件瞬態溫度測量系統

有效

• 申請號: 201520534740.3
• 申請日: 2015-07-22
• 公開（公告）號: CN204924451U
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發明（設計）人: 翟玉衛;劉巖;趙琳;劉霞美;梁法國
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十三研究所
• 主分類號: G01J5/20
• 分類號: G01J5/20
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 王榮君

技術領域

本實用新型涉及微波功率器件溫度測量裝置技術領域，尤其涉及一種微波功率器件瞬態溫度測量系統。

背景技術

在微波功率器件溫度測量領域中，紅外測溫法以其非接觸測量，不影響器件正常工作條件的特點被廣泛應用于各類器件的溫度測量。

由于無需與被測件有直接的接觸，紅外測溫裝置適用于任何種類的微波功率器件。對于微波功率器件而言，不同條件下的溫度或其變化可以反映器件的不同特性，如：顯微紅外熱成像裝置可以獲取器件不同部位溫度的分布情況，這為器件的熱設計和失效分析提供了有力的支持；瞬態紅外設備能夠測量器件某一部位溫度隨時間周期性變化的情況，這有效的支撐了對脈沖大功率器件的熱特性研究工作。

上述兩種紅外測溫裝置在目前微波功率器件溫度檢測領域應用最為普遍。但是，在某些研究領域，需要對非周期性、呈高速變化的瞬態溫度信號進行測量，如：根據國際標準JEDEC51-14分析微波功率器件的熱阻抗和熱接觸變化時需要測量器件的升溫曲線或降溫曲線，圖1是一幅典型的降溫曲線。采用結構函數法分析升溫曲線或降溫曲線能夠有效得到器件熱傳導途徑的材料熱特性（熱阻、熱容），能夠有效發現器件熱傳導途徑材料熱特性的變化情況。該信號是非周期性的，且溫度的主要變化集中在100ms甚至更短的時間內，現有的紅外測溫裝置無法滿足該需要。迄今為止，只有基于電學原理和拉曼原理的微波功率器件溫度測量技術能夠實現對升溫曲線和降溫曲線的測量。但是，電學法會干擾器件的工作狀態，目前還無法滿足給類器件尤其是新興的GaNHEMT器件的測試需求；拉曼法測試系統復雜，測試速度慢，成本高，且國內尚無任何機構掌握該技術。

現有微波功率器件測溫技術的優點有：

1）瞬態紅外設備可以檢測周期性高速變化的溫度信號，有效滿足對于脈沖工作條件下大功率器件的溫度測量需求。

2）顯微紅外熱像儀可以實現成像式檢測，得到不同部位的溫度分布情況，能夠分辨微小結構的溫度分布，具備較高的空間分辨力。

3）電學法會影響器件的工作狀態，在GaNHEMT等新興大功率器件溫度測量方面成熟度較差，且不能測量瞬態溫度。

4）拉曼法空間分辨率高，技術先進，適用于對器件結溫的精確檢測和分析，是近十幾年來新興的微波功率器件溫度檢測技術。

上述四種裝置或技術的其缺點如下：

1）顯微紅外熱成像裝置測量速度較慢，只能實現幀頻為50Hz以下的檢測，某些精度較低的熱像儀幀頻可以達到上百，但是，這些無法滿足對高速變化溫度信號的檢測需求。

2）瞬態紅外設備只是針對周期性溫度信號進行測量的。不具備測量非周期性溫度信號的能力。

3）電學法會影響器件的工作狀態，且無法測量GaNHEMT等新興大功率器件。

4）拉曼法系統復雜，測量速度慢，國內尚無法實現對瞬態溫度的測量。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種波功率器件瞬態測量系統，通過所述測量系統能夠實現對微波功率器件周期性和非周期性的任意瞬態溫度的測量，且測量速度快，精度高。

為解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案是：一種微波功率器件瞬態溫度測量系統，其特征在于所述測量系統包括：紅外輻射探測器、放大電路、數據采集卡以及工控計算機，所述紅外輻射探測器與放大大路的信號輸入端連接，用于采集微波功率器件發出的紅外輻射信號；所述放大電路與數據采集卡的信號輸入端連接，用于將采集的紅外輻射信號進行放大處理；數據采集卡與工控計算機進行雙向數據交互，用于根據工控計算機的控制進行數據采集；所述工控計算機用于處理數據采集卡采集的數據，并將采集卡采集的電信號轉換為溫度數據進行存儲并顯示。

進一步的技術方案在于：所述紅外輻射探測器為紅外敏感元件。

進一步的技術方案在于：所述紅外敏感元件為獨立的高速光電二極管。

進一步的技術方案在于：所述放大電路的帶寬大于20kHz，放大倍率大于100倍。

進一步的技術方案在于：所述數據采集卡的采樣率大于20MS/s，采樣深度在10bit以上。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：根據紅外測溫原理，器件溫度變化時其紅外輻射也會變化，紅外輻射探測器探測輻射信號并將其轉化成電信號輸出給放大電路；放大電路對較弱的電信號進行放大，數據采集卡依據工控計算機的命令進行數據采集，數據處理軟件通過計算與擬合將數據采集卡采集的電信號轉化為溫度數據并顯示。通過所述測量系統能夠實現對微波功率器件周期性和非周期性的任意瞬態溫度的測量，且測量速度快，精度高。

附圖說明