[发明专利]一种基于二极管测温的红外探测器组件多路温度监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及红外探测器组件应用技术，具体指一种基于二极管测温的红外探测器 组件多路温度监测系统，它适用于制冷型红外探测器组件应用，本发明同样适用于其它采 用二极管测温的温度监测场合。

背景技术

红外探测器组件在航天航空红外领域有着广泛的应用。随着波长向长波扩展和探 测灵敏度的提高，红外探测器必须在深低温下才能工作。探测器工作在低温环境时，其与外 部设备之间多采用真空绝热隔离。通过电联导线穿过真空隔层实现探测器与外部设备之间 电学通讯。为了降低红外探测器组件的热功耗，这些探测器外联电学通讯的导线一般采用 热阻比较大的材料，这样导致探测器外联电学通讯的导线电阻也相应偏大，为了提高测温 精度，一般多采用二极管作为测温元件。

在红外探测器组件应用中，需要对探测器工作温度进行检测。有时需要对多个红 外探测器组件或一个红外探测器组件的多个测温二极管进行长时间的实时监测。传统的方 法是采用恒流源给测温二极管提供一个特定的偏流，然后采集二极管两端的电压，根据已 知的温度与电压曲线，通过查表的方式知道温度。这显然不适合长时间多路温度实时记录 监测。另外，制冷型红外探测器组件内测温二极管的偏置电流多在25μA－1mA。根据不同类 型的二极管配置不同的恒流源，为了适应各类型的红外探测器组件的长时间实时温度监测 记录，须要探索一种新方法来解决这一问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于二极管测温的红外探测器组件多路温度监测系统， 来实现如下功能：1)对测温二极管偏流25μA－1mA的连续可调；2)多个测温点温度长时间实 时监测记录；3)根据内置二极管温度与电压的对应关系在系统显示界面实时显示温度；4) 系统具有存储功能；5)通过USB接口与外连设备进行数据交换；6)基于简洁便携和减少对测 温精度的干扰，采用电池供电和USB供电双电源供电。

本发明是一种基于二极管测温的红外探测器组件多路温度监测系统，包括以下几 个模块：主控制模块、电源稳压调理模块、温度采集模块、信号调理模块、显示模块、数据回 放及时间校准按键模块和USB转串口模块。

主控制模块采用基于Cortex-M3为核心的微控制器的意法半导体STM32系列，该系 列具有丰富的存储器和各种外设接口资源，能够很好的满足温度监控系统的要求。

电源稳压调理模块采用的是双电源供电模式，即外接电源模式和电池供电模式根 据实际的工作情况进行切换。为提高测量精度需要获得稳定电压，采用稳压芯片来进行稳 压输出。将电池电压采用升压芯片升压后再用稳压芯片得到稳定的系统工作输出电压。

温度采集模块为二极管温度传感器测量电路，二极管在红外探测器组件中对于温 度的灵敏度很高，在很大的温度范围内保持很好的线性关系。通常是正向偏置，施以恒定电 流，当温度变化时，其正向结电压V随之变化，V与温度T满足特定函数关系式。

信号调理模块中由传感器采集来的数据通常为微弱信号，很少能够直接满足AD转 换输入电压的需要。AD的输入范围不充分的会使测量精度明显降低。使用运放芯片对微弱 信号实施幅度变换与电平移动的放大功能以满足AD输入电压的的需求。

显示模块为液晶显示，本发明选用的是一种图形点阵液晶显示器。它主要由行驱 动器/列驱动器及128×64全点阵液晶显示器组成。可以完成图形及汉字的显示，构成良好 的人机交互图形界面。

数据回放及时间校准按键模块是对按键进行循环扫描，当发现有按键按下时，则 进入相应的按键中断服务程序，对数据回放和时间校准进行操作。

USB串口传送模块在实际工程中必不可少，本模块使用了USB转串口芯片，将温度 数据通过串口发送到上位机。

本发明的实现方法如下：

步骤一：系统上电各模块初始化；

步骤二：温度采集模块采集周围环境温度对应电压值，并经过信号调理和A/D转换 后将数字信号传输给主控模块进行电压转温度数据处理；

步骤三：控制模块计算处理后得到温度数据并存储，同时将温度数据发送给显示 模块动态显示；

步骤四：主控模块对按键进行循环扫描，当发现有按键按下时，则进入相应的按键 中断服务程序，对数据回放和时间校准进行操作。