[发明专利]红外探测器

说明书

本发明涉及红外探测器，并且具体地说涉及无源红外(PIR)探测器。这些红外探测器在入侵探测系统和火警警报器中得到应用。

作为本发明的背景，常规的无源红外(PIR)探测器通常利用包括铅基陶瓷材料例如锆钛酸铅(PZT)的热电探测器元件。在这些探测器元件内使用的铅基陶瓷材料相对容易加工并且相关的制造技术是成熟的。每年以每个探测器元件大约1美元的典型成本制造了数千万的PIR探测器。

尽管有上述，但是常规铅基PIR探测器确实有几个潜在的缺点。

常规的PIR传感器通常包含具有包括PIR探测器元件的几个分立部件的子组件。PIR探测器元件从压制的陶瓷材料切下并且经历几个加工步骤，由此厚度被减小并且探测器被抛光。随后该探测器元件被安装在封装中并且接口连接到读出晶体管。红外(IR)透明窗口或透镜一般适合于PIR传感器。将该多种部件加工和装配成PIR子组件是长时间的并且需要分开地制造大批探测器、制作探测器本身、以及装配具有放大器芯片的探测器。因此，与PIR探测器的加工、封装和接口连接相关的分立的制造步骤共同促成了PIR子组件的总成本的增加。

关于技术性能，常规PIR探测器的工作参数很大程度上受制造探测器元件的PZT材料的特性、和其与其衬底的热隔离的程度的支配。材料PZT的成分内的可变性可能影响探测器性能，导致不良限定的和可变的工作参数，例如时间常数等。

PIR探测器的性能还是探测器元件的设计的函数，其在制造时被固定了。因此，常规PIR探测器的关键的工作参数(例如视场)在制造后不能改变，也不能容易地满足终端用户的特殊要求。

可以影响常规铅基PIR探测器的继续使用的另一因素是目前对从电和电子设备消除重金属的期望。实际上，从2006年7月1日起整个欧洲共同体(EU)将强制实施关于电和电子设备中的某些有害物质的使用限制(RoHS)的欧洲共同体指示2002/95/EC(EuropeanCommunity Directive 2002/95/EC)。因此常规铅基PIR探测器的制造者将不得不寻找探测器的替换形式，其不包含铅，以供应现有的PIR探测器市场。

存在几种常规铅基PIR探测器的替换物，虽然这些替换物目的在于常规PIR探测器的不同应用。例如，钽酸锂可以用作PIR探测器内的替换材料。然而，钽酸锂传统上是用于要求高性能的应用并且因此该材料的高成本导致它使用在高质量的、更长距离的探测系统中，其也具有更高的成本。

测辐射热计探测器提供红外探测器的另一替换种类。测辐射热计探测器传统上针对高性能民用和军用红外成像应用的媒质并且通常设置在二维焦平面阵列(FPA)中。这种测辐射热计阵列传统上在气密封接的外壳内的真空中工作。提供密封外壳的长期密封的技术是昂贵的。此外，该阵列可能需要稳定的温度和小心控制的绝对温度以确保适当的性能。复杂的信号处理电子设备一般需要用于解码来自该类型的探测器的多路输出并且校正来自阵列内的探测器元件的输出中的不一致性。

鉴于上述，由于不同的技术性能和成本，测辐射热计探测器并不被视为常规PZT PIR探测器的可靠替换物。

本发明的目的是提供替换红外探测器。本发明的另一目的是提供减少以上所述的常规PIR探测器的至少一些缺点的红外探测器。

根据本发明的第一方面，现在提出一种红外探测器，其包括多个测辐射热计探测器、用来将偏置施加到测辐射热计探测器的装置、以及用来将这些测辐射热计探测器连接到一起以形成网络的装置，其中，这些测辐射热计探测器设置在基本为大气压的环境中，并且在使用中，该偏置装置被设置以在基本恒定的偏置温度下操作这些测辐射热计探测器。

上述的红外探测器的有利之处在于，它消除了红外探测器传统上工作所处于的真空环境，同时保持足够的灵敏度和性能。为常规测辐射热计探测器的制作和维持真空环境所必需的技术是相对昂贵的。因此，本红外探测器提供优于常规测辐射热计探测器的相当大的成本节省。

为了清楚起见，常规上标准大气压被定义为等于760mm汞柱或每平方英寸14.7磅(1.01325×10⁵帕斯卡)的压强单位。然而，这些数字指的是在海平面处、在0℃以及在标准重力下的标准大气压力。这里对大气压的引用将被用来指环境压力并且将不被上述的绝对数字限制。本领域的技术人员将容易理解，大气压不是常数，而是作为包括位置的几个参数(例如高度、温度、重力)、和气象条件等的函数而变化。