[發(fā)明專利]一種高精度測(cè)溫控制電路

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010549129.3
• 申請(qǐng)日: 2020-06-16
• 公開（公告）號(hào): CN111765982A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張婷婷;周建勇;李博樂;涂戈;李金;金占雷;徐麗娜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第四十四研究所
• 主分類號(hào): G01K7/01
• 分類號(hào): G01K7/01;G01K15/00;G05B19/042
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務(wù)所 50215
• 代理人: 王海軍

本發(fā)明涉及碲鎘汞紅外焦平面探測(cè)器的測(cè)溫技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高精度測(cè)溫控制電路，包括電源接口電路、測(cè)溫前端電路、參考電路、放大電路和控制單元，所述電源接口電路與參考電路、放大電路、測(cè)溫前端電路連接，測(cè)溫前端電路與放大電路連接，參考電路、放大電路與控制單元連接。本發(fā)明采用四線制、恒流源及高阻抗運(yùn)放組合方式的搭建測(cè)溫電路，利用恒流源提供測(cè)溫二極管電流，采用高阻抗的運(yùn)放特性測(cè)試測(cè)溫二極管兩端電壓，可精確的實(shí)現(xiàn)在測(cè)溫二極管兩端電壓的測(cè)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碲鎘汞紅外焦平面探測(cè)器的測(cè)溫技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高精度測(cè)溫控制電路。

背景技術(shù)

紅外焦平面探測(cè)器對(duì)溫度的穩(wěn)定性和均勻性有著很高的要求。為了保證紅外焦平面的性能，需要對(duì)其進(jìn)行精確的溫度監(jiān)測(cè)。因此，對(duì)于整個(gè)紅外焦平面探測(cè)系統(tǒng)而言，有一個(gè)高精度高性能的溫度測(cè)量裝置顯得尤為重要。

常用的溫度傳感器包括熱偶、電阻溫度檢測(cè)器(RTD)、熱敏電阻及半導(dǎo)體溫度傳感器等。半導(dǎo)體溫度傳感器在較大的溫度范圍內(nèi)具有高精度和近乎線性的特性。半導(dǎo)體二極管具有溫度范圍寬、響應(yīng)速度快、線性度較好的特性，利用這種特性，半導(dǎo)體二極管被廣泛地應(yīng)用于紅外探測(cè)器的工作溫度測(cè)定。

傳統(tǒng)的對(duì)紅外焦平面探測(cè)器進(jìn)行測(cè)溫，即對(duì)體測(cè)溫二極管進(jìn)行測(cè)溫，直接將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為測(cè)溫二極管P端電壓信號(hào)。然后對(duì)其進(jìn)行放大，再將信號(hào)進(jìn)行了數(shù)字量化，最后將量化結(jié)果直接給后端。

在碲鎘汞紅外成像組件中，為保證此探測(cè)器的性能，需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其溫度為55K～63K時(shí)的溫度變化情況。此探測(cè)器使用某型號(hào)測(cè)溫二極管作為溫度傳感器。通過對(duì)此測(cè)溫二極管在正向偏壓Vd與溫度T特性分析以及探測(cè)器工作溫度的冗余設(shè)計(jì)，測(cè)量電路需要對(duì)測(cè)溫二極管52K～66K溫度范圍內(nèi)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在此溫度內(nèi)，為此二極管注入1mA的恒定電流時(shí)，其測(cè)溫二極管電壓1.1V～1.0710V。

采用傳統(tǒng)的方法，直接用測(cè)溫二極管P端電壓信號(hào)代替溫度信號(hào)，忽略了二極管N端電壓，其二極管N端到地也有1mA電流，其導(dǎo)線也有電阻，與之對(duì)應(yīng)二極管N端也有電壓。直接采用傳統(tǒng)的測(cè)量方式，不能準(zhǔn)確的測(cè)量二極管的電壓，無法精確的表征探測(cè)器的溫度信息。同時(shí)，傳統(tǒng)的測(cè)溫精度一般在±50mK以上，在要對(duì)碲鎘汞紅外探測(cè)器的測(cè)溫精到達(dá)到±10mK以下的實(shí)時(shí)監(jiān)控時(shí)，就需要更高精度的測(cè)溫電路來實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種高精度測(cè)溫控制電路。

一種高精度測(cè)溫控制電路，包括電源接口電路、測(cè)溫前端電路、參考電路、放大電路和控制單元，所述電源接口電路與參考電路、放大電路、測(cè)溫前端電路連接，測(cè)溫前端電路與放大電路連接，參考電路、放大電路與控制單元連接。

進(jìn)一步的，所述電源接口電路包括電壓輸入電路、濾波電路和直流分壓電路，所述電壓輸入電路連接外部電源，為系統(tǒng)提供低溫漂基準(zhǔn)電壓，輸出給直流分壓電路；所述濾波電路用于去噪濾波；所述直流分壓電路將電壓輸入電路輸出的低溫漂基準(zhǔn)電壓分為4路直流分壓，分別為：第一直流分壓、第二直流分壓、第三直流分壓、第四直流分壓，并將該4路直流分壓輸出到參考電路、運(yùn)放模塊、測(cè)溫模塊。

進(jìn)一步的，所述直流分壓電路由低溫漂基準(zhǔn)電壓和精密電阻組成。

進(jìn)一步的，所述參考電路包括熱敏電阻、精密電阻和第三1級(jí)運(yùn)放電路。

進(jìn)一步的，所述放大電路包括至少3個(gè)運(yùn)放電路：第一1級(jí)運(yùn)放電路、第二1級(jí)運(yùn)放電路和第一2級(jí)運(yùn)放電路，三個(gè)運(yùn)放電路之間的連接關(guān)系為：第一1級(jí)運(yùn)放電路和第二1級(jí)運(yùn)放電路的輸出端與第一2級(jí)運(yùn)放電路的輸入端連接；各運(yùn)放電路的輸出端均連接有一個(gè)嵌位電路。

進(jìn)一步的，所述測(cè)溫前端電路包括：精密電阻、精密恒流電流源電路、四線制測(cè)溫二極管接口和測(cè)溫二極管，所述精密恒流電流源電路并聯(lián)在所述測(cè)溫二極管兩端，所述測(cè)溫二極管通過所述四線制測(cè)溫二極管接口電路實(shí)現(xiàn)與精密恒流電流源電路、測(cè)溫二極管和放大電路的連接。