[實用新型]一種溫度補償型單電源供電電流式熱釋電探測器

有效

• 申請號: 201720053099.0
• 申請日: 2017-01-16
• 公開（公告）號: CN206399540U
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 李龍
• 申請（專利權）人: 北立傳感器技術（武漢）有限公司
• 主分類號: G01J5/34
• 分類號: G01J5/34;G01J5/24;G01J5/10
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司11212
• 代理人: 楊立,李蕾

技術領域

本實用新型涉及紅外探測技術領域，尤其涉及一種溫度補償型單電源供電電流式熱釋電探測器。

背景技術

在自然界，任何高于絕對溫度(-273k)的物體都將產生紅外光譜，不同溫度的物體釋放的紅外能量的波長是不一樣的，因此紅外波長與溫度的高低是相關的，而且輻射能量的大小與物體表面溫度有關。熱釋電探測器是一種基于紅外熱輻射原理制成的通過檢測紅外線來探測人或物體的探測器，廣泛地用于輻射和非接觸式溫度測量、紅外光譜測量、激光參數測量、工業自動控制、空間技術、紅外攝像中。

目前國內外廣泛應用的熱釋電探測器為電壓式，電壓式熱釋電探測器結構較簡單。傳感器主要由封裝外殼、濾光片、熱釋電靈敏芯片、結型場效應管JFET等組成。在電壓模式下，從熱釋電芯片上產生的熱釋電電流對芯片電容充電，電壓信號則是由一個簡單的源極跟隨器(JFET，門電阻和一個外部的源極電阻)輸出，信號大小接近1:1輸出。電壓式熱釋電探測器有如下缺陷：

1、電壓模式探測器柵極漏電流和結型場效應管的輸入電流噪聲會隨著溫度升高而大幅攀升，尤其在較高溫度下，會呈現指數增加；

2、電壓模式大部分采用反向串聯熱釋電芯片進行熱補償，以抑制熱沖擊或溫度驟變對探測器的沖擊。但在劇烈的溫度驟升或大時間常數(超過1 小時)的溫度升高時卻不能穩定。同時，串聯補償還造成JFET電路噪聲增加了70％，使得探測率下降至60％左右。且電壓信號以1:1放大倍數輸出，信號幅度小；

3、微小的晶體溫度波動會產生fA或nA級別電流，例如溫度增加10℃，高度絕緣的芯片兩端的靜電電壓可以達到數百伏特，會對結型場效應管造成極大的靜電損傷。

前期應用中，在技術上和價格上都是由基于JFET的電壓模式熱釋電探測器統治的，電流模式探測器的開發極少，現有的電流式熱釋電探測器有如下缺陷：

1、只能采用非常昂貴的運算放大器，由于前置放大器電路的復雜性和大體積，一般置于探測器外部的處理電路上。這會導致電磁兼容問題、熱釋電芯片電壓偏移問題、電流噪聲的水平及其對溫度的依賴問題；

2、采用正負電源供電，一方面與成熟的電壓模式探測器應用電路不兼容，另一方面傳統運算放大器功耗較大，對便攜式或電池電源供電的應用存在限制。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種溫度補償型單電源供電電流式熱釋電探測器。

本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下：一種溫度補償型單電源供電電流式熱釋電探測器，包括內部中空的封裝管殼、濾光片F和線路板。

所述封裝管殼包括管帽和底座，所述濾光片F鑲嵌設置在所述管帽上表面開設的窗口內，所述管帽扣合在所述底座上，并與所述底座形成內部中空的密封結構，所述線路板設置在所述底座上并位于所述密封結構內；所述線路板上設有溫度補償電路和電流式單元電路；且所述電流式單元電路位于所述濾光片F的正下方，所述溫度補償電路與所述電流式單元電路電連接，所述電流式單元電路的正電源輸入端與外部電源正極V+電連接，負電源輸入端接地，所述電流式單元電路的輸出端對外輸出探測信號。

本實用新型的有益效果是：本實用新型的一種溫度補償型單電源供電電流式熱釋電探測器，采用了更加適用于電流式的反向并聯熱補償方式，充分抑制了熱沖擊或溫度驟變對探測器的影響，增加了溫度穩定性，通過采用單電源供電使得探測器的封裝管殼規格能夠與傳統電壓式探測器兼容，可以直接替換或組合使用。

在上述技術方案的基礎上，本實用新型還可以做如下改進：

進一步：所述管帽表面鍍有鎳層，所述底座表面鍍有金層。

上述進一步方案的有益效果是：通過鍍鎳可以提高表面抗腐蝕性和抗氧化性，通過在所述底座上鍍金可以提高底座的穩定性和抗氧化性。

進一步：所述溫度補償電路采用弛豫鐵電單晶PIMNT熱釋電芯片U_t。

上述進一步方案的有益效果是：弛豫鐵電單晶PIMNT具有較高的熱釋電性能，能夠提高探測的精度。

進一步：所述電流式單元電路包括熱釋電感應電路和負反饋電路，所述溫度補償電路和熱釋電感應電路反向并聯在所述負反饋電路的兩個輸入端之間，所述負反饋電路的的輸出端對外輸出探測信號。