[發明專利]紅外熱電堆溫度傳感器及其自測試、自診斷和容錯的方法

有效

• 申請號: 201711103364.2
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN109781273B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 周凱月;李佳;王瑋冰;陳大鵬
• 申請（專利權）人: 昆山光微電子有限公司
• 主分類號: G01J5/14
• 分類號: G01J5/14
• 代理公司: 昆山中際國創知識產權代理有限公司 32311
• 代理人: 段新穎

本發明公開了一種的具有自測試、自診斷和容錯功能的紅外熱電堆溫度傳感器及其自測試、自診斷和容錯的方法，實現了紅外熱電堆溫度傳感器在片上激勵下的自測試、自診斷和容錯。其特點是將熱電堆結構分割為對稱的四部分區域，在片上熱阻的激勵下，四部分區域的響應后的四組電信號經過算法處理，判斷紅外熱電堆溫度傳感器是否存在故障；如果存在故障，通過另外的算法診斷當前故障類型，是否可以容錯；當故障類型支持容錯時，用冗余的方法將故障所在區域剔除，以剩余區域的響應電壓重新定義響應率。從而實現了對紅外熱電堆溫度傳感器的自測試、自診斷和容錯。減少了使用片外高精度設備產生的測試和診斷費用，提高了良率，節約了成本。

技術領域

本發明涉及一種溫度傳感器，特別是涉及一種具有自測試、自診斷和容錯功能的紅外熱電堆溫度傳感器及其自測試、自診斷和容錯的方法。

背景技術

紅外熱電堆溫度傳感器或紅外熱電堆探測器是一種非接觸式和非制冷型的紅外探測器，相對于其他紅外探測器來說具有能夠主要檢測恒定輻射量，可對靜態物體進行探測輸出信號，無需偏置電壓，測試放大電路簡單和制備成本低等優點，因此在軍用領域和民用領域得到了較為廣泛的應用。

隨著半導體制造工藝的發展，在微電子制造工藝基礎上吸收融合其它加工工藝技MEMS技術逐漸發展起來。同時在器件工藝得到迅速發展的今天，MEMS技術幾乎應用到了各個領域，尤其是要求小尺寸、高精度、高可靠性及低功耗的高科技領域，給人類的生活產生了巨大的變化。同時自MEMS技術引進入紅外探測器制作之后，紅外探測器顯示出了更大的優勢。

MEMS器件的精密程度高，制造工藝復雜，這意味著對MEMS的故障測試更加困難，現有對MEMS設備的測試依賴于昂貴的外部測試設備(ATE,Automatic Test Equipment),而MEMS內建自測試技術的提出打開了新的篇章。內建自測試是可測試性設計的一種，其模塊建立在電路內部，減少了測試成本，并可以根據設計進行重復測試，減少測試時間。針對MEMS的內建自測試，由于MEMS傳感器的復雜的原理、多種被測物理量和更小的尺寸，自測試的設計難度在增加，而對自測試數據進行分析和診斷的研究很少。

專利CN 105444893發明了一種針對紅外熱電堆溫度傳感器的自測試和自校準系統，包括兩次通過熱阻進行熱輻射，得到兩次響應率R1，R2，并進行差值處理來判斷器件是否存在故障；無故障情況下，通過紅外響應率和電學響應率的換算對當前響應率進行校準，實現傳感器系統的片上自測試和自校準，然而其沒有容錯機制。

發明內容

為了減少了使用片外高精度設備產生的測試和診斷費用，提高了良率，節約成本，本發明提出一種具有自測試、自診斷和容錯功能的紅外熱電堆溫度傳感器及其自測試、自診斷和容錯的方法，其將熱電堆分割為對稱幾部分結構，以熱阻作為熱輻射激勵，對得到的幾部分輸出電壓進行分析進而完成了自測試、自診斷和容錯的功能。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種紅外熱電堆溫度傳感器，包括劃分為對稱幾部分并分別帶有輸出端的熱電堆結構、用于發熱作為自測試激勵源的發熱電阻、環境溫度測量電路、放大器、第一模數轉換器、第二模數轉換器、數模轉換器和數字信號處理模塊，所述發熱電阻的一端經所述數模轉換器后接入所述數字信號處理模塊的輸出端，所述發熱電阻的另一端接地；所述發熱電阻兩端的電壓差通過所述第一模數轉換器連接到所述數字信號處理模塊的輸入端；所述熱電堆結構的幾部分的輸出端經所述放大器和所述第一模數轉換器后接入所述數字信號處理模塊的輸入端；所述環境溫度測量電路的輸出端經所述第二模數轉換器后接入所述數字信號處理模塊的輸入端。

進一步的，所述熱電堆結構被劃分為對稱的三部分或四部分或五部分。