本實用新型涉及傳感器技術領域，具體而言，涉及一種熱釋電傳感電路及自動門。

背景技術：

紅外熱釋電傳感器廣泛用于消防、化工氣體的檢測并智能量化顯示氣體參數(shù)、紅外檢測報警、紅外遙控、光譜分析等領域。

美國著名的傳感器公司Kulite公司就基于相關的補償方法研制出了一套溫度補償系統(tǒng)，并已經(jīng)應用于生產(chǎn)，但是這個系統(tǒng)跟一臺專用的計算機捆綁銷售，而且其價格十分昂貴，每臺售價大約要35萬美元。在國內(nèi)，近年來在這方面的理論研究也取得了很大進步。如沈陽儀器儀表工藝研究所在國內(nèi)首次解決了擴散硅力敏芯片的零點溫度自補償工藝，但是都是苦于沒有一個精確的、可方便的應用于生產(chǎn)實踐數(shù)學模型來計算補償電阻的大小，難以實現(xiàn)在生產(chǎn)線上快速自動的補償，效率不高。實際工作中由于傳感器的工作環(huán)境溫度變化較大，又由于溫度變化引起傳感器的熱輸出較大，將會帶來較大的測量誤差，改善傳感器結(jié)構(gòu)，可以減小時間常數(shù)，降低溫度梯度的影響，但是依然無法達到很好的消除效果。

同時，溫度變化影響零點大小，繼而影響到紅外熱釋電傳感器的靜態(tài)特性，所以必須采取措施以減少或消除溫度變化對紅外熱釋電傳感器帶來的影響，即必須進行零點溫度補償。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種熱釋電傳感電路及自動門，該電路能夠使紅外熱釋電溫度傳感器有效的進行零點溫度補償，減小或消除溫度變化對紅外熱釋電傳感器的影響，使得紅外熱釋電傳感器的測量結(jié)果更為精確，且價格便宜。

本實用新型的實施例是這樣實現(xiàn)的：

一種熱釋電傳感電路，包括：第一熱釋電探測元、第二熱釋電探測元、前置放大器、后置放大模塊；所述第一熱釋電探測元的正極和所述第二熱釋電探測元的負極均與所述前置放大器的第一端耦合，所述前置放大器的第二端與所述后置放大模塊的輸入端耦合，所述第二熱釋電傳感器與第一熱釋電傳感器極性相反、特性一致，其中，所述第二熱釋電傳感器不響應紅外光。

優(yōu)選地，所述前置放大器由場效應管構(gòu)成，所述場效應管的柵極分別與所述第一熱釋電探測元的正極和所述第二熱釋電探測元的負極耦合，所述場效應管的源極與所述后置放大模塊的第一輸入端耦合。

優(yōu)選地，還包括源極電阻，所述源極電阻與所述場效應管的源極耦合。

優(yōu)選地，所述源極電阻的阻值范圍小于等于100KΩ，或小于等于47KΩ。

優(yōu)選地，還包括第一電阻，所述第一電阻的一端與所述場效應管的柵極耦合，所述第一電阻的另一端、所述第一熱釋電探測元的負極以及第二熱釋電探測元的正極均接地。

優(yōu)選地，所述第一電阻的阻值范圍為大于等于8GΩ且小于或等于10GΩ。

優(yōu)選地，所述后置放大模塊為運算放大器，所述運算放大器的第一輸入端與場效應管的源極耦合，所述運算放大器的第二輸入端與所述運算放大器的輸出端耦合。

優(yōu)選地，還包括濾波電路，所述濾波電路與所述場效應管的漏極耦合。

優(yōu)選地，所述濾波電路包括：第一電容和第二電阻，所述第二電阻的一端與所述運算放大器的正電源端耦合，所述第二電阻的另一端通過所述第一電容接地，所述第二電阻的另一端與所述場效應管的漏極耦合。

一種自動門，包括門體和紅外熱釋電傳感器，所述紅外熱釋電傳感器中設置有上述的熱釋電傳感電路，所述門體的兩側(cè)均設置有所述紅外熱釋電傳感器。

上述本實用新型實施例提供的一種熱釋電傳感電路及自動門，該電路通過所述第一熱釋電探測元的正極和所述第二熱釋電探測元的負極均與所述前置放大器的第一端耦合，并且極性相反，特性一致，其中所述第一熱釋電探測元位工作元件，所述第二熱釋電探測元為補償元件，以此可以達到零點溫度補償?shù)哪康模郎囟扔绊?。所述前置放大器將所述第一熱釋電探測元輸出的電荷密度變化轉(zhuǎn)化為電壓信號。通過后置放大模塊，進行電壓信號的放大，得到放大后的電壓信號，以得到更加準確的結(jié)果。該熱釋電傳感電路及自動門能夠顯著減少或者消除溫度變化對紅外熱釋電傳感器帶來的影響，可得到更加精確的測量結(jié)果。

為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1是本實用新型較佳施例提供的熱釋電傳感電路的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是本實用新型較佳施例提供的熱釋電傳感電路的電路圖。

圖3是本實用新型較佳施例提供的熱釋電傳感電路和非溫度補償型熱釋電傳感電路在溫度梯度的作用下偏置電壓的變化關系。

圖4是本實用新型較佳施例提供的熱釋電傳感電路和非溫度補償型熱釋電傳感電路在溫度瞬變的條件下的階躍響應曲線圖。

圖5是本實用新型較佳施例提供的信號轉(zhuǎn)換處理方法的方法流程圖。

圖標：100-熱釋電傳感電路；60a-第一熱釋電探測元；60b-第二熱釋電探測元；R1-第一電阻；R2-第二電阻；Rs-源極電阻；110-前置放大器；T1-場效應管；120-后置放大模塊；G-柵極；S-源極；D-漏極；L-運算放大器；C1-第一電容；C2-第二電容；C3-第三電容。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，或者是該實用新型產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“設置”、“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

第一實施例

請參照圖1和圖2，本實用新型實施例提供的一種熱釋電傳感電路100，該熱釋電傳感電路100包括：第一熱釋電探測元60a、第二熱釋電探測元60b、前置放大器110、后置放大模塊120、第一電阻R1、源極S電阻Rs、第二電阻R2。

請參照圖2，優(yōu)選地，所述第一熱釋電探測元60a的正極與所述第二熱釋電探測元60b的負極均與所述前置放大器110的第一端耦合，且第二熱釋電傳感器與第一熱釋電傳感器的極性相反，特性一致。具體的，所述第一熱釋電探測元60a和所述第二熱釋電探測元60b可相互并聯(lián)，并且所述第一熱釋電探測元60a的正極與所述前置放大器110的第一端耦合。

其中，第一熱釋電探測元60a作為工作元件，第二熱釋電探測元60b作為補償元件(第一熱釋電探測元60a與第二熱釋電探測元60b中的其中任意一者作為工作元件，另一者作為補償元件即可)?？刹捎谜诩t外光元件完全遮蔽所述第二熱釋電探測元60b，使其不響應紅外光；或采用阻擋紅外光涂層設于第二熱釋電探測元60b外表面使其不響應紅外光，只是作為一個有效電容工作，當傳感器殼體溫度發(fā)生變化時，第一熱釋電傳感器和第二熱釋電探測元60b由此產(chǎn)生的干擾信號會相互抵消，因此能夠提高傳感器的溫度穩(wěn)定性。需要說明的是，對第二熱釋電探測元60b采取的遮光的方式不作限制，使第二熱釋電探測元60b達到不響應紅外光即可。

前置放大器110，由一個高內(nèi)阻的場效應管T1源極跟隨器構(gòu)成，通過阻抗變換，將第一熱釋電探測元60a微弱的電流信號轉(zhuǎn)換為有用的電壓信號輸出。

具體的，第一熱釋電探測元60a與第一熱釋電探測元60a并聯(lián)后與前置放大器110的第一端耦合，該第一端為前置放大器110的前端，即場效應管T1的柵極G。前置放大器110的柵極G與第一電阻R1的一端耦合，該第一電阻R1的另一端接地，所述第一電阻R1的為門電阻。前置放大器110的第二端與所述后置放大模塊120的輸入端耦合，前置放大器110的第二端為前置放大器110的源極S，前置放大器110的第三端(漏極D)與第二電阻R2的第一端耦合。源極S電阻Rs的一端與所述前置放大器110的源極S耦合，源極電阻Rs的另一端接地。

電壓增益為與場效應管T1在工作點的跨導和源極電阻Rs有關，按下式計算：

其中，Rs，為源極電阻Rs；Av，為電壓增益；g_fs，為場效應管T1在工作點的跨導。

由公式(1)可知，增大源極電阻Rs，或減小漏極D電流可以提高前置放大器110的電壓增益A_V。但是增大源極電阻Rs的同時，輸出電阻會變大，從而導致漏極D電壓升高，當源極電阻Rs達到100KΩ(也記作Kohm)時，漏極D電壓會升高到15V，因此源極電阻Rs不應過大，一般不超過100KΩ，優(yōu)選的源極電阻Rs一般不超過47KΩ。增大電壓增益A_V能降低溫度對跨導g_fs的影響，提高電壓增益A_V的溫度穩(wěn)定性。

門電阻(第一電阻R1)阻值越小的熱釋電傳感電路100穩(wěn)定性越高，但是，第一電阻R1阻值的平方根與噪聲成反比，當?shù)谝浑娮鑂1的阻值減小時，熱釋電傳感電路100的噪聲會同時增大。例如，當我們通過減小第一電阻R1的阻值使熱釋電傳感器的穩(wěn)定性提高到原來的9倍時，熱釋電傳感器的探測率也會降至原來的三分之一。第一電阻R1的阻值優(yōu)選大于等于8GΩ(也記作Gohm)且小于或等于10GΩ，該第一電阻R1的阻值范圍能夠兼顧熱釋電傳感器穩(wěn)定性及探測率。

優(yōu)選地，還包括第一電容C1，該第一電容C1一端接地一端與所述前置放大器110的漏極D耦合。該第一電容C1與所述第二電阻R2構(gòu)成濾波電路。

后置放大模塊120包括(電流)運算放大器L，運算放大器L可對前置放大器110的輸入結(jié)果進行放大。

優(yōu)選地，該運算放大器L的正向輸入端和所述前置放大器110的源極S耦合，該運算放大器L的反向輸入端和該運算放大器L的輸出端耦合。另外，該運算放大器L的正向電源端還與所述第二電阻R2的第二端耦合，該運算放大器L的正向電源端還與第二電容C2的一端耦合，第二電容C2的另一端接地。該運算放大器L的反向電源端與第三電容C3的一端耦合，第三電容C3的另一端接地。

在本實施例中，上述所涉及的電容的電容值大小、電阻大小、運算放大器L種類以及工作電壓等不作限制。例如，該運算放大器L的工作電壓可以為9v。所述的運算放大器L可采用OP1177或OPA227，其中OP1177型號運算放大器L具有極低失調(diào)電壓和漂移、低輸入偏置電流、低噪聲及低功耗特點。第二電阻R2的阻值大小可以為10KΩ，第一電容C1的容值可為22μF，第二電容C2的容值可為100nF，第三電容C3的容值可為100nF。

請參照圖3，其中橫軸為殼體溫度(℃)，左縱軸為偏置電壓(mv)，右縱軸為溫度梯度(K/min)。溫度補償型(即采用本實用新型的熱釋電傳感電路100)和非溫度補償型熱釋電傳感電路100在溫度梯度的作用下偏置電壓的變化不同。所述溫度補償型熱釋電傳感電路100包括的第一熱釋電探測元60a及與其并聯(lián)的用于溫度補償?shù)牡诙後岆娞綔y元60b，所述的非溫度補償型熱釋電傳感電路100不包括用于溫度補償?shù)牡诙後岆娞綔y元60b。從圖2中可以看出，增加了第二熱釋電探測元60b作為溫度補償元件后，第一熱釋電探測元60a的偏置電壓幾乎不受溫度梯度的影響。

請參照圖4，其中橫軸為時間t(s)，縱軸為偏壓U₀(v)。溫度瞬變的條件下，溫度補償型和非溫度補償型熱釋電傳感電路100的階躍響應曲線不同，所述溫度補償型熱釋電傳感電路100包括的第一熱釋電探測元60a及與其并聯(lián)的用于溫度補償?shù)牡诙後岆娞綔y元60b，所述的非溫度補償型熱釋電傳感電路100不包括用于溫度補償?shù)牡诙後岆娞綔y元60b。從圖3中可以看出，當環(huán)境溫度從快速升高到40℃時，非溫度補償型熱釋傳感電路的第一熱釋電探測元60a的偏壓躍變非常大，與之相比，溫度補償型熱釋電傳感電路100的第一熱釋電探測元60a的階躍響應很小，恢復時間也短得多。需要注意的是，由于加工誤差的原因，傳感器的階躍響應可能為正也可能為負。

請參照圖5，上述熱釋電傳感電路100的一種信號轉(zhuǎn)換處理方法。包括：

步驟S110，所述第一熱釋電探測元60a探測調(diào)制輻射光的輻射通量。

步驟S120，所述第一熱釋電探測元60a將所述調(diào)制輻射光的輻射通量轉(zhuǎn)化為溫度變化。

在步驟S110和步驟S120中，輻射通量為ΔΦ的調(diào)制輻射光到達第一熱釋電探測元60a，輻射通量ΔΦ被第一熱釋電探測元60a表面吸收后，產(chǎn)生溫度變化ΔT。

步驟S130，所述第一熱釋電探測元60a將溫度變化處理轉(zhuǎn)換為電荷密度變化。電荷密度變化為ΔQ。

步驟S140，所述第一熱釋電探測元60a將所述電荷密度變化傳輸給所述前置放大器110，以使所述前置放大器110將所述電荷密度變化轉(zhuǎn)化為電壓信號，并輸出。其中，電壓信號為Δu。

需要說明的是，熱轉(zhuǎn)換階段產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換溫差ΔT越大，傳感器的響應率和信噪比越高。

本實用新型還提供一種自動門，該自動門包括門體和紅外熱釋電傳感器，在該紅外熱釋電傳感器中設置有上述的熱釋電傳感電路。該門體的內(nèi)外兩側(cè)均設置有紅外熱釋電傳感器。人在門體的兩側(cè)經(jīng)過時均可被檢測到，而達到開門的目的。

綜上所述，本實用新型實施例提供的一種熱釋電傳感電路100及自動門，通過所述第一熱釋電探測元60a和所述第二熱釋電探測元60b相互并聯(lián)并且極性相反，特性一致，其中所述第一熱釋電探測元60a位工作元件，所述第二熱釋電探測元60b為補償元件，以此可以達到零點溫度補償?shù)哪康?，消除溫度影響。所述前置放大?10將所述第一熱釋電探測元60a輸出的電荷密度變化轉(zhuǎn)化為電壓信號。通過后置放大模塊120，進行電壓信號的放大，得到放大后的電壓信號，以得到更加準確的結(jié)果。該熱釋電傳感電路100及信號轉(zhuǎn)換處理方法能夠顯著減少或者消除溫度變化對紅外熱釋電傳感器帶來的影響，可得到更加精確的測量結(jié)果，另外該電路的結(jié)構(gòu)可以更加的節(jié)省成本。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。