石墨烯熱電堆器件的信號讀出方法和讀出系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及溫度測量領(lǐng)域，具體涉及一種石墨烯熱電堆器件的信號讀出方法和讀出系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]熱電堆工作時，本身不需要電流偏置，屬于無源器件。當后端連接高輸入阻抗的放大器時，熱電堆器件上的電流基本為零，基本上可以完全抑制熱電堆器件上的Ι/f噪聲。因此，熱電堆的主要噪聲只有熱噪聲。但是，后續(xù)放大電路中的有源器件仍然會對整個傳感器系統(tǒng)引入Ι/f噪聲。傳統(tǒng)的熱電堆都采用高輸入阻抗的斬波穩(wěn)零運算放大器，但這種高輸入阻抗的斬波穩(wěn)零運算放大器仍然會留有部分低頻Ι/f噪聲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。
[0004]為此，本發(fā)明的第一個目的在于提出一種石墨烯熱電堆器件的信號讀出方法。
[0005]本發(fā)明的第二個目的在于提出一種石墨烯熱電堆器件的信號讀出系統(tǒng)。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實施例公開了一種石墨烯熱電堆器件的信號讀出方法，所述石墨烯熱電堆器件設(shè)置有熱源、第一調(diào)制電極和第二調(diào)制電極，所述石墨烯熱電堆器件還設(shè)置有第一電壓引出端和第二電壓引出端，所述第一調(diào)制電極、所述第二調(diào)制電極、所述第一電壓引出端和所述第二電壓引出端均與石墨烯層相連;所述方法包括以下步驟:對所述第一調(diào)制電極和所述第二調(diào)制電極分別施加互為反相的第一控制信號和第二控制信號，其中，所述第一控制信號和所述第二控制信號組合用于調(diào)制所述石墨烯層的Seebeck系數(shù)以消除Ι/f噪聲;通過獲取所述第一電壓引出端的第一電壓值和獲取所述第二電壓引出端的第二電壓值得到所述熱源的溫度信息。
[0007]根據(jù)本發(fā)明實施例的石墨烯熱電堆器件的信號讀出方法，用相互反相的控制信號直接調(diào)制石墨烯層的Seebeck系數(shù)，使石墨烯熱電堆的輸出由傳統(tǒng)的直流或低頻信號改為高頻交流信號，從而取消了傳統(tǒng)熱電堆放大器電路前端的斬波部分，不僅簡化了信號處理電路，還消除了斬波開關(guān)引入的Ι/f噪聲，極大地降低了石墨烯熱電堆傳感器系統(tǒng)的噪聲。
[0008]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的石墨烯熱電堆器件的信號讀出方法，還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0009]進一步地，所述第一控制信號和所述第二控制信號均為周期性的矩形脈沖控制信號，且在每個周期內(nèi)所述第一控制信號與所述第二控制信號時刻保持反相。
[0010]進一步地，所述第一控制信號或所述第二控制信號在一個周期內(nèi)包括正控制信號和負控制信號。
[0011]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實施例公開了一種石墨烯熱電堆器件的信號讀出系統(tǒng)，所述石墨烯熱電堆器件設(shè)置有熱源、第一調(diào)制電極和第二調(diào)制電極，所述石墨烯熱電堆器件還設(shè)置有第一電壓引出端和第二電壓引出端，所述第一調(diào)制電極、所述第二調(diào)制電極、所述第一電壓引出端和所述第二電壓引出端均與石墨烯層相連;所述系統(tǒng)包括:第一控制信號輸出裝置，與所述第一調(diào)制電極相連，用于對所述第一電極施加第一控制信號;第二控制信號輸出裝置，與所述第二調(diào)制電極相連，用于對所述第二電極施加第二控制信號;第一電壓信號讀取裝置，與所述第一電壓引出端相連，用于讀取所述第一電壓引出端的第一電壓信號，并根據(jù)所述第一電壓信號得到相應(yīng)的第一電壓值;第二電壓信號讀取裝置，與所述第二電壓引出端相連，用于讀取所述第二電壓引出端的第二電壓信號，并根據(jù)所述第二電壓信號得到相應(yīng)的第二電壓值；以及溫度計算裝置，與所述第一電壓信號讀取裝置和第二電壓信號讀取裝置相連，用于通過所述第一電壓值和所述第二電壓值得到所述熱源的溫度信息;其中，所述第一控制信號和所述第二控制信號互為反相，所述第一控制信號和所述第二控制信號組合用于調(diào)制所述石墨烯層的Seebeck系數(shù)以消除Ι/f噪聲。
[0012]根據(jù)本發(fā)明實施例的石墨烯熱電堆器件的信號讀出系統(tǒng)，用相互反相的控制信號直接調(diào)制石墨烯層的Seebeck系數(shù)，使石墨烯熱電堆的輸出由傳統(tǒng)的直流或低頻信號改為高頻交流信號，從而取消了傳統(tǒng)熱電堆放大器電路前端的斬波部分，不僅簡化了信號處理電路，還消除了斬波開關(guān)引入的Ι/f噪聲，極大地降低了石墨烯熱電堆傳感器系統(tǒng)的噪聲。
[0013]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的石墨烯熱電堆器件的信號讀出系統(tǒng)，還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0014]進一步地，所述第一控制信號和所述第二控制信號均為周期性的矩形脈沖控制信號，且在每個周期內(nèi)所述第一控制信號與所述第二控制信號時刻保持反相。
[0015]進一步地，所述第一控制信號或所述第二控制信號在一個周期內(nèi)包括正控制信號和負控制信號。
[0016]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0017]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0018]圖1是本發(fā)明一個實施例的石墨烯熱電堆器件的信號讀出方法的流程圖；
[0019]圖2是本發(fā)明一個實施例的石墨烯熱電堆器件的信號讀出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0021]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，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發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0022]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)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(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0023]參照下面的描述和附圖，將清楚本發(fā)明的實施例的這些和其他方面。在這些描述和附圖中，具體公開了本發(fā)明的實施例中的一些特定實施方式，來表示實施本發(fā)明的實施例的原理的一些方式，但是應(yīng)當理解，本發(fā)明的實施例的范圍不受此限制。相反，本發(fā)明的實施例包括落入所附加權(quán)利要求書的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。
[0024]以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例的石墨烯熱電堆器件的信號讀出方法。
[0025]圖2是本發(fā)明一個實施例的石墨烯熱電堆器件的信號讀出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。請參考圖2，首先介紹本實施例的石墨烯熱電堆器件，包括基底101、位于基底101上的第一介質(zhì)層102、位于第一介質(zhì)層102上的地電極層103、位于地電極層103上的第二介質(zhì)層104、位于第二介質(zhì)層104上的第三介質(zhì)層105、位于第三介質(zhì)層105上的石墨稀層107、位于石墨稀層107上的金屬層106，金屬層106分別引出第一調(diào)制電極108和第二調(diào)制電極109、第一輸出電壓引出端110、第二輸出電壓引出端111、鈍化層112和紅外線吸收層113。
[0026]紅外線吸收層113用于接收紅外線產(chǎn)生熱量，紅外線吸收層113吸收的熱量會導(dǎo)致靠近紅外線吸收層113下部的石墨烯107與第一調(diào)制電極108和第二調(diào)制電極109的石墨烯溫度不同，存在溫差，熱端載流子向冷端移動，即紅外線吸收層113下的石墨烯層107上的載流子向第一調(diào)制電極108和第二調(diào)制電極109方向移動。通過對第一調(diào)制電極108和第二調(diào)制電極109施加不同的電壓，進而導(dǎo)致第一電壓引出端110和第二電壓引出端111的seebeck系數(shù)不同。通過測量第一調(diào)制