[發明專利]一種基于紅外增透膜的高精度溫度傳感器裝置

在審

• 申請號: 202010066755.7
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111157121A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 鄧海勤;高志勇;王強;侯越
• 申請（專利權）人: 愛動超越人工智能科技（北京）有限責任公司
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;C23C14/30;C23C14/16;C23C14/18;C22C1/02;C22C30/06
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本發明屬于傳感器技術領域，涉及一種基于紅外增透膜的高精度溫度傳感器裝置。其包括依次設置的透鏡、濾光片、調制盤、紅外探測器、前置放大器、選頻放大器、同步檢波電路、加法器、發射率調節電路、A/D變換器、數碼顯像管；多諧振蕩器連接同步檢波電路和步進電機，所述步進電機連接調制盤；調制盤周圍還設有與依次與放大電路及加法相連的環境溫度傳感器；透鏡表面蒸鍍有紅外增透膜，紅外增透膜的底層為鋅鎂銫釔合金層，上層為常規DLC層。與現有技術相比，本發明采用鋅鎂銫釔合金為紅外增透膜，避免了三層鍍膜，拓寬了中遠紅外區的波段范圍，為2?12μm且透光率變化較穩定，并且全波段的透過率均大于94.3%，從而有利于提高紅外溫度傳感器裝置的精度。

技術領域

本發明屬于傳感器技術領域，具體涉及一種基于紅外增透膜的高精度溫度傳感器裝置。

背景技術

在自然界中，凡溫度高于絕對零度的物體都在不停地向周圍空間發出紅外輻射能量。物體的紅外輻射能量的大小及其按波長的分布與它的表面溫度有著十分密切的關系。因此，通過對物體自身輻射的紅外能量的測量，便能準確地測定它的表面溫度，這就是紅外輻射測溫所依據的客觀基礎。基于紅外的測溫傳感器具有簡便智能、價格低廉、性能穩定等優點，在市場上受到多種客戶的青睞。

紅外測溫裝置由光學系統、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。光學系統匯聚其視場內的目標紅外輻射能量，視場的大小由測溫儀的光學零件及其位置確定。紅外能量聚焦在光電探測器上并轉變為相應的電信號。該信號經過放大器和信號處理電路，并按照儀器內部的算法和目標發射率校正后轉變為被測目標的溫度值。

紅外光能量的透過率決定了紅外光學系統性能的好壞。減少光學元件表面的反射，從而增加光學系統在工作波段內的透過率對于提高元件性能具有極重要的意義。紅外增透膜在紅外測溫傳感器的應用相當廣泛，其作用主要有：增大有用波段的透過率；濾掉不需要的波段。中遠紅外區（5-14μm）相對于近紅外區（0.76-3μm）及中紅外區（3-5μm）的范圍廣，能同時滿足這么寬范圍的高透光率的紅外增透膜還較少，因而現有紅外測溫儀精度較低。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基于紅外增透膜的高精度溫度傳感器裝置。該裝置主要通過紅外增透膜降低反射損耗，增強信號強度，提高探測器響應及精度。

本發明所述的基于紅外增透膜的高精度溫度傳感器裝置，包括依次設置的透鏡、濾光片、調制盤、紅外探測器、前置放大器、選頻放大器、同步檢波電路、加法器、發射率調節電路、A/D變換器、數碼顯像管；多諧振蕩器連接同步檢波電路和步進電機，所述步進電機連接調制盤；調制盤周圍還設有與依次與放大電路及加法相連的環境溫度傳感器；透鏡表面蒸鍍有紅外增透膜，紅外增透膜的底層為鋅鎂銫釔合金層，上層為常規DLC層。

本發明所述的基于紅外增透膜的高精度溫度傳感器裝置，鋅鎂銫釔合金的制備方法為：用王水和乙醇先后分別處理坩堝，再用去離子水沖洗后烘干，將坩堝處于可密閉系統中并加熱到600℃，然后加入質量分數比為9:(2-0.5):9:10的Zn、Mg、Se、Y，再向坩堝內通入氬氣，密閉系統，維持真空至2×10-3～6×10-3 Pa，然后升溫室960℃，維持12h，再以20-40℃/h的速度降至常溫，即得。

本發明所述的基于紅外增透膜的高精度溫度傳感器裝置，紅外增透膜的蒸鍍方法為：采用電子束加熱蒸法，以離子束壓550-750eV，控制離子束流25-55mA，以0.2-1.0nm/s的速率在透鏡基底表面濺射一層厚度為厚λ/16-λ/2的膜，濺射時間10-25min，退火后得鋅鎂銫釔合金層；常規方法鍍制λ/4厚度的DLC膜。

本發明所述的基于紅外增透膜的高精度溫度傳感器裝置，透鏡的基底材料為鍺、硅、硫化鋅或硒化鋅。