一種熱釋電探測(cè)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種熱釋電探測(cè)器，屬于熱釋電探測(cè)器電子技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明熱釋電探測(cè)器包括光學(xué)系統(tǒng)、紅外傳感器單元、信號(hào)處理電路、輸出控制裝置；其特征在于，所述信號(hào)處理電路包括運(yùn)算放大器、電容C1、電容C2、電阻R1、電阻R2、電阻R3，輸入原始信號(hào)端的電容C1和電阻R2串聯(lián)后與運(yùn)算放大器的同相輸入端(3)相連，電阻R3一端接地，電阻R3另一端與運(yùn)算放大器的反相輸出端(2)相連，電阻R1和電容C2并聯(lián)在運(yùn)算放大器的同相輸入端(3)和輸出端(1)之間，所述運(yùn)算放大器由電壓供電，Vo為信號(hào)處理輸出端。本發(fā)明熱釋電探測(cè)器具有性能穩(wěn)定、可靠性好、在多種工作環(huán)境下都能準(zhǔn)確無(wú)誤的檢測(cè)并輸出響應(yīng)高、噪聲小的探測(cè)信號(hào)等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種熱釋電探測(cè)器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及熱釋電探測(cè)器電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于熱釋電探測(cè)器中的微分電路。
【背景技術(shù)】
[0002]熱釋電探測(cè)器是一種利用熱釋電材料的自發(fā)極化強(qiáng)度隨溫度而變化的效應(yīng)制成的一種熱敏型紅外探測(cè)器。在恒定溫度下，熱釋電材料的自發(fā)極化被體內(nèi)的電荷和表面吸附電荷所中和。如果把熱釋電材料做成表面垂直于極化方向的平行薄片，當(dāng)紅外輻射入射到薄片表面時(shí)，薄片因吸收輻射而發(fā)生溫度變化，熱釋電材料中偶極子之間的距離和鏈角發(fā)生變化，使極化強(qiáng)度發(fā)生變化。而中和電荷由于材料的電阻率高跟不上這一變化，其結(jié)果是薄片的兩表面之間出現(xiàn)瞬態(tài)電壓。若有外電阻跨接在兩表面之間，電荷就通過(guò)外電路釋放出來(lái)。電流的大小除與熱釋電系數(shù)成正比外，還與薄片的溫度變化率成正比，可用來(lái)測(cè)量入射輻射的強(qiáng)弱。
[0003]目前熱釋電探測(cè)器存在信號(hào)幅度小，容易受各種熱源、光源干擾的缺點(diǎn)，尤其是容易受到射頻輻射的干擾?，F(xiàn)有的熱釋電探測(cè)器只能輸出一個(gè)原始信號(hào)，輸出的原始信號(hào)存在響應(yīng)信號(hào)不高且存在比較嚴(yán)重的噪聲的問(wèn)題，這使得探測(cè)的靈敏度顯著的下降不利于信號(hào)的檢測(cè)。
[0004]輸出電壓與輸入電壓成微分關(guān)系的電路稱為微分電路，通常由電容和電阻構(gòu)成。微分電路是一種應(yīng)用十分廣泛的對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行變換的電路，它通常把矩形脈沖信號(hào)變換成正、負(fù)雙向尖脈沖。在數(shù)學(xué)上這種尖脈沖近似等于矩形波的微分形式，故有微分電路之稱。在自控系統(tǒng)中，常用微分電路作為調(diào)節(jié)環(huán)節(jié);此外微分電路還廣泛應(yīng)用于脈沖電路、模擬計(jì)算機(jī)和測(cè)量?jī)x器中；微分電路也可以移相作用。微分電路的特點(diǎn)是輸出能很快反應(yīng)輸入信號(hào)的跳變成分，即它能把輸入信號(hào)中的突然變化的部分選擇出來(lái)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上文所述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種性能穩(wěn)定、可靠性好、在多種工作環(huán)境下都能準(zhǔn)確無(wú)誤的檢測(cè)并輸出響應(yīng)高、噪聲小的探測(cè)信號(hào)的熱釋電探測(cè)器。
[0006]本發(fā)明的的技術(shù)方案如下:
[0007]—種熱釋電探測(cè)器，包括光學(xué)系統(tǒng)、紅外傳感器單元、信號(hào)處理電路、輸出控制裝置;其特征在于，所述信號(hào)處理電路包括運(yùn)算放大器、電容C1、電容C2、電阻R1、電阻R2、電阻R3,輸入原始信號(hào)端的電容&和電阻R2串聯(lián)后與運(yùn)算放大器的同相輸入端相連，電阻R3—端接地，電阻R3另一端與運(yùn)算放大器的反相輸出端相連，電阻R1和電容C2并聯(lián)在運(yùn)算放大器的同相輸入端和輸出端之間，所述運(yùn)算放大器由電壓供電，Vo為信號(hào)處理輸出端。
[0008]所述信號(hào)處理電路中電阻R1 = 6.1kQ?7.4kQ，電阻R2 = 675kQ?825kQ，電阻R3= 1kQ ?10kQ，電容Ci = 0.42yf?0.51yf，電容C2 = 2970yf?3630pf。
[0009]微分電路的特點(diǎn)是輸出能很快反應(yīng)輸入信號(hào)的跳變成分，即微分電路能把輸入信號(hào)中的突然變化的部分選擇出來(lái)。與原來(lái)輸入脈沖寬度較寬的波形相比，其輸出的脈沖寬度很窄。沒(méi)有儲(chǔ)能的電容在剛充電的瞬間相當(dāng)于短路，所以當(dāng)原始信號(hào)輸入時(shí)，電壓全部落在了電阻R上，此時(shí)電阻兩端的電壓為Uo。由于電容C兩端的電壓不能突變，所以在原始信號(hào)輸入后電容器兩端的電壓呈指數(shù)規(guī)律上升，R兩端的電壓也呈指數(shù)規(guī)律下降；當(dāng)電容充電迅速地完成后，整個(gè)電路相當(dāng)于開(kāi)路，因此電阻兩端的電壓很快下降到0，形成一個(gè)正的脈沖。隨后，第一個(gè)輸入的原始信號(hào)變?yōu)?，電容兩端的電壓全部落在電阻兩端并對(duì)電阻進(jìn)行一個(gè)放電階段，而從放電回路看，由于放電電流與充電電流相反，所以電阻R兩端的電壓為-U。在第二個(gè)輸入的原始信號(hào)到來(lái)之前，電容C兩端的電壓對(duì)電阻R按指數(shù)規(guī)律進(jìn)行放電，當(dāng)電容放電即將結(jié)束時(shí)，電阻R兩端的電壓U也接近于0，于是在輸出端形成了一個(gè)負(fù)脈沖。當(dāng)下一個(gè)原始信號(hào)輸入時(shí)將重復(fù)上述過(guò)程。
[0010]本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)如下:
[0011]通過(guò)將運(yùn)算放大器和電容電阻構(gòu)成的微分電路結(jié)合用來(lái)提高信號(hào)的響應(yīng);本發(fā)明中的微分電路可把矩形波轉(zhuǎn)換為尖脈沖波，輸出波形只反映輸入波形的突變部分而對(duì)恒定部分則沒(méi)有輸出，即只有輸入波形發(fā)生突變的瞬間才有輸出實(shí)際上就是將原始信號(hào)求導(dǎo)數(shù)得到微分信號(hào)。因此，微分電路可以有效的提高響應(yīng)電壓。
[0012]本發(fā)明中電容器&與電阻R1并聯(lián)起到濾波的作用，運(yùn)算放大器由適當(dāng)?shù)碾妷汗╇姡诨A(chǔ)的由電容和電阻構(gòu)成的微分電路中加入運(yùn)算放大器，使得改進(jìn)后的微分電路不僅僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于信號(hào)的微分作用，還可以將微分信號(hào)放大得到更大的響應(yīng)電壓。此外，此微分電路由RC和運(yùn)算放大器組成可以有效地濾除噪聲。
[0013]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的熱釋電探測(cè)器性能穩(wěn)定、可靠性好、在多種工作環(huán)境下都能準(zhǔn)確無(wú)誤的檢測(cè)并輸出響應(yīng)高、噪聲小的探測(cè)信號(hào)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明的原理圖。
[0015]圖2是本發(fā)明熱釋電探測(cè)器輸出的原始信號(hào)。
[0016]圖3是本發(fā)明熱釋電探測(cè)器輸出的微分信號(hào)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0018]如圖1所示，該圖為本發(fā)明熱釋電探測(cè)器的信號(hào)處理電路原理圖。輸入電壓信號(hào)Vin經(jīng)本發(fā)明信號(hào)處理電路處理后形成輸出電壓信號(hào)V。，本發(fā)明熱釋電探測(cè)器，包括光學(xué)系統(tǒng)、紅外傳感器單元、信號(hào)處理電路、輸出控制裝置;其特征在于，所述信號(hào)處理電路包括:運(yùn)算放大器0P-07/77/108，電容C1、C2，電阻仏、R2、R3。原始信號(hào)由電容&端輸入，在Vo端輸出。輸入原始信號(hào)端的電容C1和電阻R2串聯(lián)后與運(yùn)算放大器的同相輸入端3相連，電阻R3—端接地，R3另一端與運(yùn)算放大器的反相輸出端2相連，電阻R1和電容C2并聯(lián)在運(yùn)算放大器的同相輸入端3和輸出端I之間，運(yùn)算放大器由± 12V的電壓供電。
[0019]將本發(fā)明的熱釋電探測(cè)器通過(guò)兩個(gè)端口輸出，一個(gè)端口輸出原始信號(hào)，一個(gè)端口輸出微分信號(hào)。將兩個(gè)信號(hào)接在示波器上得到圖2、圖3，通過(guò)對(duì)比可以明顯的看出，本發(fā)明熱釋電探測(cè)器處理電路處理后的信號(hào)比原始信號(hào)的響應(yīng)峰值更大、響應(yīng)時(shí)間更短而且具有更小的噪聲干擾。
[0020]本發(fā)明并不僅僅限于這些實(shí)施例。本發(fā)明涵蓋任何在本發(fā)明的精神和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種熱釋電探測(cè)器，包括光學(xué)系統(tǒng)、紅外傳感器單元、信號(hào)處理電路、輸出控制裝置；其特征在于，所述信號(hào)處理電路包括運(yùn)算放大器、電容C1、電容C2、電阻R1、電阻R2、電阻R3,輸入原始信號(hào)端的電容C1和電阻R2串聯(lián)后與運(yùn)算放大器的同相輸入端(3)相連，電阻R3—端接地，電阻R3另一端與運(yùn)算放大器的反相輸出端(2)相連，電阻R1和電容C2并聯(lián)在運(yùn)算放大器的同相輸入端(3)和輸出端(I)之間，Vo為信號(hào)處理輸出端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱釋電探測(cè)器，其特征在于，所述信號(hào)處理電路中電阻R1=.6.1kQ ?7.4kQ，電阻R2 = 675k Ω ?825k Ω，電阻R3 1kQ ?10kQ，電容Ci = 0.42μf ?.0.51μf，電容 C2 = 2970μf ?3630pf。
【文檔編號(hào)】G01J5/34GK105938018SQ201610227450
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年4月13日
【發(fā)明人】王濤, 梁志清, 伍瀏權(quán), 馬振東, 劉子驥, 蔣亞?wèn)|
【申請(qǐng)人】電子科技大學(xué)