[發明專利]一種制冷型紅外探測器的控制系統及其制冷判定方法

有效

• 申請號: 201710304463.0
• 申請日: 2017-05-03
• 公開（公告）號: CN107246919B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 張智杰;洪普;陳華旺;郭曉東;王鵬
• 申請（專利權）人: 華中光電技術研究所（中國船舶重工集團公司第七一七研究所）
• 主分類號: G01J5/20
• 分類號: G01J5/20;G01J5/02;F25B49/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 許美紅

本發明公開了一種制冷型紅外探測器的控制系統及其制冷判定方法，該系統包括制冷型紅外探測器、射級跟隨器、AD采樣模塊以及微控制器。該方法采用連續定時測量焦平面紅外探測器的溫度反饋的方法，由微控制器的修正單元根據紅外探測器的實際使用情況對焦平面工作溫度相對輸出電壓的函數關系進行修正，再通過微控制器的綜合判斷單元對溫度相對時間的變化斜率、穩定制冷工作溫度、達到穩定制冷工作溫度的時間進行綜合判斷，實時監控焦平面紅外探測器的溫度，減少誤判導致焦平面紅外探測器提前上電或制冷機已制冷好但焦平面紅外探測器卻無法上電而引起開機校正失敗的情況。

技術領域

本發明涉及紅外熱成像技術領域，尤其涉及一種制冷型紅外探測器的控制系統及其制冷判定方法。

背景技術

紅外探測系統有如下幾個優點：環境適應性高、隱蔽性好、識別偽裝目標的能力強，且與雷達系統相比其體積小、重量輕、功耗低。由于紅外探測技術有其獨特的優點從而使其在軍事國防和民用領域得到了廣泛的研究和應用，尤其是在軍事需求的牽引和相關技術發展的推動下，作為高新技術的紅外探測技術在未來的應用將更加廣泛，地位更加重要。

紅外探測系統的核心器件是紅外探測器，由于制作紅外探測器的材料能隙很小，如果環境溫度高，由熱涌造成的暗電流和熱噪聲大，直接影響到探測器的信噪比、響應波長和響應時間常數等各個指標。為了提高紅外探測系統的性能，必須通過制冷來降低紅外探測器的工作溫度，以遏制暗電流的產生，增大信噪比。紅外探測器經低溫冷卻后，響應時間縮短、靈敏度提高、響應波長展寬、受限背景噪聲減小。

根據制冷方式可將紅外探測器分為制冷型紅外探測器和非制冷型紅外探測器。制冷型紅外探測器工作溫度的穩定性直接決定了紅外探測系統的性能。大部分焦平面紅外探測器都工作在77K～80K溫度區。

傳統判定制冷型紅外探測器達到穩定制冷工作溫度且工作穩定的方法是設定一個溫度點，當焦平面紅外探測器工作溫度達到此溫度判定為制冷好，未達到則繼續制冷。但此方法的局限性在于焦平面紅外探測器輸出的與工作溫度對應的電壓數據，理想電壓信號是單調遞增的曲線，但實際采集到的電壓反饋信號是逐漸增大，且有很多局部極值的曲線，傳統判定方法設置固定溫度值進行判定就會出現誤判，而且此方法還未考慮以下幾個方面的影響：

1.每個焦平面紅外探測器的工作溫度不同；

2.每個焦平面紅外探測器配置不同處理電路，工作溫度會有差異；

3.焦平面紅外探測器所處的環境溫度對其工作溫度也會有影響。

綜上所述將導致制冷型紅外探測器達到穩定制冷工作溫度但遠遠超出設定溫度點，且實際使用情況不同該穩定制冷工作溫度也是動態變化的。因此采用傳統判定方法就不能準確判定制冷型紅外探測器是否制冷好，出現誤判的概率較高，影響制冷型紅外探測器正常工作。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于針對現有技術中難以準確判定制冷型紅外探測器的制冷狀態的缺陷，提供一種制冷型紅外探測器的控制系統及其制冷判定方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

本發明提供一種制冷型紅外探測器的控制系統，包括依次連接且組成環路的制冷型紅外探測器、射極跟隨器、A/D采樣模塊和微控制器，制冷型紅外探測器包括制冷機和焦平面紅外探測器；微控制器的輸出端與制冷機相連，焦平面紅外探測器的輸出端與射極跟隨器相連；其中：

焦平面紅外探測器內置測溫二極管，測溫二極管隨著焦平面紅外探測器工作溫度的變化而自身阻值發生變化，進而使焦平面紅外探測器的輸出電壓發生變化；

射極跟隨器用于對焦平面紅外探測器的輸出電壓進行放大后輸入A/D采樣模塊，由A/D采樣模塊進行數據采集；