一種熱釋電探測器的制造方法
【專利摘要】本發明公開一種熱釋電探測器，屬于熱釋電探測器電子技術領域。本發明熱釋電探測器包括光學系統、紅外傳感器單元、信號處理電路、輸出控制裝置；其特征在于，所述信號處理電路包括運算放大器、電容C1、電容C2、電阻R1、電阻R2、電阻R3，輸入原始信號端的電容C1和電阻R2串聯后與運算放大器的同相輸入端(3)相連，電阻R3一端接地，電阻R3另一端與運算放大器的反相輸出端(2)相連，電阻R1和電容C2并聯在運算放大器的同相輸入端(3)和輸出端(1)之間，所述運算放大器由電壓供電，Vo為信號處理輸出端。本發明熱釋電探測器具有性能穩定、可靠性好、在多種工作環境下都能準確無誤的檢測并輸出響應高、噪聲小的探測信號等優點，可以實現大規模工業生產。
【專利說明】
一種熱釋電探測器
技術領域
[0001]本發明涉及熱釋電探測器電子技術領域，具體涉及一種應用于熱釋電探測器中的微分電路。
【背景技術】
[0002]熱釋電探測器是一種利用熱釋電材料的自發極化強度隨溫度而變化的效應制成的一種熱敏型紅外探測器。在恒定溫度下，熱釋電材料的自發極化被體內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，當紅外輻射入射到薄片表面時，薄片因吸收輻射而發生溫度變化，熱釋電材料中偶極子之間的距離和鏈角發生變化，使極化強度發生變化。而中和電荷由于材料的電阻率高跟不上這一變化，其結果是薄片的兩表面之間出現瞬態電壓。若有外電阻跨接在兩表面之間，電荷就通過外電路釋放出來。電流的大小除與熱釋電系數成正比外，還與薄片的溫度變化率成正比，可用來測量入射輻射的強弱。
[0003]目前熱釋電探測器存在信號幅度小，容易受各種熱源、光源干擾的缺點，尤其是容易受到射頻輻射的干擾。現有的熱釋電探測器只能輸出一個原始信號，輸出的原始信號存在響應信號不高且存在比較嚴重的噪聲的問題，這使得探測的靈敏度顯著的下降不利于信號的檢測。
[0004]輸出電壓與輸入電壓成微分關系的電路稱為微分電路，通常由電容和電阻構成。微分電路是一種應用十分廣泛的對脈沖信號進行變換的電路，它通常把矩形脈沖信號變換成正、負雙向尖脈沖。在數學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。在自控系統中，常用微分電路作為調節環節;此外微分電路還廣泛應用于脈沖電路、模擬計算機和測量儀器中；微分電路也可以移相作用。微分電路的特點是輸出能很快反應輸入信號的跳變成分，即它能把輸入信號中的突然變化的部分選擇出來。

【發明內容】

[0005]為了克服上文所述現有技術的不足，本發明提供了一種性能穩定、可靠性好、在多種工作環境下都能準確無誤的檢測并輸出響應高、噪聲小的探測信號的熱釋電探測器。
[0006]本發明的的技術方案如下:
[0007]—種熱釋電探測器，包括光學系統、紅外傳感器單元、信號處理電路、輸出控制裝置;其特征在于，所述信號處理電路包括運算放大器、電容C1、電容C2、電阻R1、電阻R2、電阻R3,輸入原始信號端的電容&和電阻R2串聯后與運算放大器的同相輸入端相連，電阻R3—端接地，電阻R3另一端與運算放大器的反相輸出端相連，電阻R1和電容C2并聯在運算放大器的同相輸入端和輸出端之間，所述運算放大器由電壓供電，Vo為信號處理輸出端。
[0008]所述信號處理電路中電阻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]微分電路的特點是輸出能很快反應輸入信號的跳變成分，即微分電路能把輸入信號中的突然變化的部分選擇出來。與原來輸入脈沖寬度較寬的波形相比，其輸出的脈沖寬度很窄。沒有儲能的電容在剛充電的瞬間相當于短路，所以當原始信號輸入時，電壓全部落在了電阻R上，此時電阻兩端的電壓為Uo。由于電容C兩端的電壓不能突變，所以在原始信號輸入后電容器兩端的電壓呈指數規律上升，R兩端的電壓也呈指數規律下降；當電容充電迅速地完成后，整個電路相當于開路，因此電阻兩端的電壓很快下降到0，形成一個正的脈沖。隨后，第一個輸入的原始信號變為0，電容兩端的電壓全部落在電阻兩端并對電阻進行一個放電階段，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。在第二個輸入的原始信號到來之前，電容C兩端的電壓對電阻R按指數規律進行放電，當電容放電即將結束時，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負脈沖。當下一個原始信號輸入時將重復上述過程。
[0010]本發明的創新點如下:
[0011]通過將運算放大器和電容電阻構成的微分電路結合用來提高信號的響應;本發明中的微分電路可把矩形波轉換為尖脈沖波，輸出波形只反映輸入波形的突變部分而對恒定部分則沒有輸出，即只有輸入波形發生突變的瞬間才有輸出實際上就是將原始信號求導數得到微分信號。因此，微分電路可以有效的提高響應電壓。
[0012]本發明中電容器&與電阻R1并聯起到濾波的作用，運算放大器由適當的電壓供電，在基礎的由電容和電阻構成的微分電路中加入運算放大器，使得改進后的微分電路不僅僅可以實現對于信號的微分作用，還可以將微分信號放大得到更大的響應電壓。此外，此微分電路由RC和運算放大器組成可以有效地濾除噪聲。
[0013]相比于現有技術，本發明的有益效果是本發明的熱釋電探測器性能穩定、可靠性好、在多種工作環境下都能準確無誤的檢測并輸出響應高、噪聲小的探測信號。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明的原理圖。
[0015]圖2是本發明熱釋電探測器輸出的原始信號。
[0016]圖3是本發明熱釋電探測器輸出的微分信號。
【具體實施方式】
[0017]以下結合附圖對本發明的優選實施例進行詳細描述:
[0018]如圖1所示，該圖為本發明熱釋電探測器的信號處理電路原理圖。輸入電壓信號Vin經本發明信號處理電路處理后形成輸出電壓信號V。，本發明熱釋電探測器，包括光學系統、紅外傳感器單元、信號處理電路、輸出控制裝置;其特征在于，所述信號處理電路包括:運算放大器0P-07/77/108，電容C1、C2，電阻仏、R2、R3。原始信號由電容&端輸入，在Vo端輸出。輸入原始信號端的電容C1和電阻R2串聯后與運算放大器的同相輸入端3相連，電阻R3—端接地，R3另一端與運算放大器的反相輸出端2相連，電阻R1和電容C2并聯在運算放大器的同相輸入端3和輸出端I之間，運算放大器由± 12V的電壓供電。
[0019]將本發明的熱釋電探測器通過兩個端口輸出，一個端口輸出原始信號，一個端口輸出微分信號。將兩個信號接在示波器上得到圖2、圖3，通過對比可以明顯的看出，本發明熱釋電探測器處理電路處理后的信號比原始信號的響應峰值更大、響應時間更短而且具有更小的噪聲干擾。
[0020]本發明并不僅僅限于這些實施例。本發明涵蓋任何在本發明的精神和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。
【主權項】
1.一種熱釋電探測器，包括光學系統、紅外傳感器單元、信號處理電路、輸出控制裝置；其特征在于，所述信號處理電路包括運算放大器、電容C1、電容C2、電阻R1、電阻R2、電阻R3,輸入原始信號端的電容C1和電阻R2串聯后與運算放大器的同相輸入端(3)相連，電阻R3—端接地，電阻R3另一端與運算放大器的反相輸出端(2)相連，電阻R1和電容C2并聯在運算放大器的同相輸入端(3)和輸出端(I)之間，Vo為信號處理輸出端。2.根據權利要求1所述的熱釋電探測器，其特征在于，所述信號處理電路中電阻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】G01J5/34GK105938018SQ201610227450
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月13日
【發明人】王濤, 梁志清, 伍瀏權, 馬振東, 劉子驥, 蔣亞東
【申請人】電子科技大學