[发明专利]红外单光子探测器精密温控装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于红外单光子探测器的温控装置，尤其涉及一种红外单光子探测器精密温控装置。

背景技术

单光子探测作为一项重要的微弱信号检测技术，在物理学、天文学、化学、生物学、医学等学科内众多领域均有着十分广泛的应用。目前，量子信息科学的研究中大量采用单光子作为量子信息的载体，因此单光子探测技术起着至关重要的作用。单光子探测器可以检测携带量子信息的单光子，并转换为电信号输出，然后通过符合测量、计数等手段提取单光子所携带的量子信息。红外单光子探测器在工作时，由于器件自身工艺问题，当环境温度发生变化时，它们会产生一定的温漂，器件温漂导致了探测器的探测效率发生变化，需要一种精密的温控电路对会发生温漂的器件进行温控，以保证探测器的探测效率不受温度影响。

发明内容

本发明索要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种红外单光子探测器精密温控装置，本红外单光子探测器精密温控装置能够对会发生温漂的红外单光子探测器进行温控，使红外单光子探测器的探测效率不受温度影响。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：红外单光子探测器精密温控装置，包括温度电桥、仪表运算放大模块、PID运算模块和D类音频功放模块，其特征在于：所述温度电桥用于对红外单光子探测器的温度进行实时采样并且将采样到的温度经电桥转换成电压值和分压值；所述仪表运算放大模块用于对经过温度电桥转换的得到的电压值和分压值之间的压差进行放大后输出；当电压值和分压值相等时，运算放大模块输出电压为零；仪表运算放大模块的输出电压分成两路输出，一路输出用于实时显示当前工作温度，另一路输出到PID运算模块；所述PID运算模块用于将仪表运算放大模块的输出电压和温度平衡电压之间的差值进行运算，并运算之后的电压值输出给D类音频功放模块；所述D类音频功放模块用于将经过PID运算模块运算后输入的电压值和温度平衡电压之间的压差进行放大和运算；当经过PID运算模块运算后输入的电压大于温度平衡电压，D类音频功放模块输出正电流，使TEC进行制冷降温；当经过PID运算模块运算后输入的电压小于温度平衡电压，D类音频功放模块输出负电流，使TEC升温制热；当经过PID运算模块运算后输入的电压等于温度平衡电压时，D类音频功放模块输出为零，使TEC停止工作。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述温度电桥包括电阻R711、电阻R712、电阻R704和电阻R705；电阻R704一端连接正2.5V基准电压，另一端与电阻R711串联后接地；电阻R705一端连接正2.5V基准电压，另一端与电阻R712串联后接地；所述电阻R711为热敏电阻，所述热敏电阻为PT1000金属铂电阻。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述温度电桥还包括电容C708、电容C709、电容C703和电容C731；电容C708并联在电阻R711两端，电容C709并联在电阻R712两端；电阻R705连接正2.5V基准电压的一端还通过电容C703接地；电阻R704连接正2.5V基准电压的一端还通过电容C731接地。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述仪表运算放大模块主要包括仪表运算放大器U1；仪表运算放大器U1的第2、3两个引脚为仪表运算放大器U1的差分输入端，第4引脚端连接负2.5V基准电压同时第4引脚还通过电容C710接地，第5引脚端连接正2.5V基准电压，第6引脚是仪表运算放大器U1的输出端，第1引脚依次串联电阻R701和电阻R702后与第8引脚连接，第7引脚连接正5.0V电压同时第7引脚还通过电容C704接地；电阻R703并联在电阻R702两端；仪表运算放大器U1的第3引脚与电阻R711的非接地端连接；仪表运算放大器U1的第2引脚与电阻R712的非接地端连接；仪表运算放大器U1用于将仪表运算放大器U1的第2、3两个引脚之间的压差进行放大之后输出；仪表运算放大器U1的第6引脚输出电压分成两路输出，一路依次经过电阻R715和电阻R716分压之后输出，用于实时显示当前工作温度；另一路输出到PID运算模块。

作为本发明进一步改进的技术方案，仪表运算放大器U1的第6引脚输出电压的其中一路依次经过电阻R715和电阻R716分压之后输出，用于通过单片机实时显示当前工作温度。