[發(fā)明專利]微測輻射熱計(jì)的等效電路模型

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011193180.1
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN112362171A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚果;李煜;郭健海;方輝;馬麗麗
• 申請（專利權(quán)）人: 北方廣微科技有限公司
• 主分類號(hào): G01J5/24
• 分類號(hào): G01J5/24
• 代理公司: 北京展翅星辰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11693
• 代理人: 王文生

本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種微測輻射熱計(jì)的等效電路模型。該模型包括：微測輻射熱計(jì)電阻模型(10)，所述微測輻射熱計(jì)電阻模型(10)包括連接電阻(Rconn)和敏感電阻(r)，微測輻射熱計(jì)溫度變化回路(20)，所述微測輻射熱計(jì)溫度變化回路(20)用于模擬溫升(θ)隨焦耳熱(Q)、凈入射功率(P1)、熱導(dǎo)(Gth)以及熱容(Cth)的變化，通過所述溫升(θ)能夠得到所述敏感電阻(r)。通過該等效電路模型，微測輻射熱計(jì)的熱電效應(yīng)可以在讀出電路(ROIC)設(shè)計(jì)軟件中進(jìn)行高精度的仿真，保證了讀出電路設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，節(jié)省了開發(fā)時(shí)間和成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及紅外成像技術(shù)，特別是涉及紅外成像技術(shù)中的非制冷紅外焦平面陣列讀出電路。

背景技術(shù)

本部分旨在為權(quán)利要求書中陳述的本發(fā)明的實(shí)施方式提供背景或上下文。此處的描述不因?yàn)榘ㄔ诒静糠种芯统姓J(rèn)是現(xiàn)有技術(shù)。

目前，非制冷紅外成像技術(shù)在軍事、工農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、天文等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。作為非制冷紅外成像技術(shù)核心的紅外焦平面陣列，包括紅外探測器陣列和讀出電路兩部分。其中，微測輻射熱計(jì)焦平面陣列(FPA)具有較高的靈敏度，是應(yīng)用最廣泛的一種非制冷紅外焦平面陣列，其工作原理是熱敏材料吸收入射的紅外輻射后溫度改變，從而引起自身電阻值的變化，通過測量其電阻值的變化探測紅外輻射信號(hào)的大小。

微測輻射熱計(jì)是一種電阻型熱傳感器，普遍采用微機(jī)械加工技術(shù)制作的懸臂梁微橋結(jié)構(gòu)。橋面沉積有一層具有高電阻溫度系數(shù)(TCR)的熱敏材料，橋面由兩條具有良好力學(xué)性能并鍍有導(dǎo)電材料的橋腿支撐，橋腿與襯底的接觸點(diǎn)為橋墩，橋墩電學(xué)上連接到微測輻射熱計(jì)下的硅讀出電路(ROIC)上。通過橋腿和橋墩，熱敏材料連接到讀出電路的電學(xué)通道中，形成一個(gè)對(duì)溫度敏感并連接到讀出電路上的像素單元。

讀出電路的作用則是完成微測輻射熱計(jì)(以下簡稱像元)信號(hào)的處理和讀出，讀出電路設(shè)計(jì)和仿真的準(zhǔn)確性對(duì)探測器開發(fā)的成敗有重要影響，所以，如何對(duì)微測輻射熱計(jì)的熱學(xué)、電學(xué)效應(yīng)進(jìn)行準(zhǔn)確的仿真建模就是探測器開發(fā)的一個(gè)重要工作。現(xiàn)有技術(shù)在測量其電阻值的變化時(shí)由于在仿真一起里沒有測量溫升的模型，因此常常忽略掉溫升的大小，而本申請通過設(shè)計(jì)出微測輻射熱計(jì)的等效電路模型，進(jìn)而可以根據(jù)該等效電路模型計(jì)算出溫升的大小從而更加準(zhǔn)確的描述微測輻射熱計(jì)的熱學(xué)、電學(xué)效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容

在下文中給出了關(guān)于本發(fā)明的簡要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個(gè)概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。

本發(fā)明解決的技術(shù)問題之一是提供多種等效電路模型用于準(zhǔn)確描述微測輻射熱計(jì)的熱學(xué)、電學(xué)效應(yīng)，為讀出電路和探測器開發(fā)提供一個(gè)可靠的工具。

本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種微測輻射熱計(jì)的等效電路模型，其特征在于該模型包括：微測輻射熱計(jì)電阻模型(10)，所述微測輻射熱計(jì)電阻模型(10)包括連接電阻(Rconn)和敏感電阻(r)，微測輻射熱計(jì)溫度變化回路(20)，所述微測輻射熱計(jì)溫度變化回路(20)用于模擬溫升(θ)隨焦耳熱(Q)、凈入射功率(P1)、熱導(dǎo)(Gth)以及熱容(Cth)的變化，通過所述溫升(θ)能夠得到所述敏感電阻(r)。

通過本發(fā)明的等效電路模型，微測輻射熱計(jì)的熱電效應(yīng)可以在讀出電路(ROIC)設(shè)計(jì)軟件中進(jìn)行高精度的仿真，保證了讀出電路設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，節(jié)省了開發(fā)時(shí)間和成本。

通過以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明，本發(fā)明的這些以及其他優(yōu)點(diǎn)將更加明顯。

附圖說明

通過參考附圖閱讀下文的詳細(xì)描述，本發(fā)明示例性實(shí)施方式的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得易于理解。在附圖中，以示例性而非限制性的方式示出了本發(fā)明的若干實(shí)施方式，其中：