[实用新型]一种温度补偿型单电源供电电流式热释电探测器

说明书

技术领域

本实用新型涉及红外探测技术领域，尤其涉及一种温度补偿型单电源供电电流式热释电探测器。

背景技术

在自然界，任何高于绝对温度(-273k)的物体都将产生红外光谱，不同温度的物体释放的红外能量的波长是不一样的，因此红外波长与温度的高低是相关的，而且辐射能量的大小与物体表面温度有关。热释电探测器是一种基于红外热辐射原理制成的通过检测红外线来探测人或物体的探测器，广泛地用于辐射和非接触式温度测量、红外光谱测量、激光参数测量、工业自动控制、空间技术、红外摄像中。

目前国内外广泛应用的热释电探测器为电压式，电压式热释电探测器结构较简单。传感器主要由封装外壳、滤光片、热释电灵敏芯片、结型场效应管JFET等组成。在电压模式下，从热释电芯片上产生的热释电电流对芯片电容充电，电压信号则是由一个简单的源极跟随器(JFET，门电阻和一个外部的源极电阻)输出，信号大小接近1:1输出。电压式热释电探测器有如下缺陷：

1、电压模式探测器栅极漏电流和结型场效应管的输入电流噪声会随着温度升高而大幅攀升，尤其在较高温度下，会呈现指数增加；

2、电压模式大部分采用反向串联热释电芯片进行热补偿，以抑制热冲击或温度骤变对探测器的冲击。但在剧烈的温度骤升或大时间常数(超过1 小时)的温度升高时却不能稳定。同时，串联补偿还造成JFET电路噪声增加了70％，使得探测率下降至60％左右。且电压信号以1:1放大倍数输出，信号幅度小；

3、微小的晶体温度波动会产生fA或nA级别电流，例如温度增加10℃，高度绝缘的芯片两端的静电电压可以达到数百伏特，会对结型场效应管造成极大的静电损伤。

前期应用中，在技术上和价格上都是由基于JFET的电压模式热释电探测器统治的，电流模式探测器的开发极少，现有的电流式热释电探测器有如下缺陷：

1、只能采用非常昂贵的运算放大器，由于前置放大器电路的复杂性和大体积，一般置于探测器外部的处理电路上。这会导致电磁兼容问题、热释电芯片电压偏移问题、电流噪声的水平及其对温度的依赖问题；

2、采用正负电源供电，一方面与成熟的电压模式探测器应用电路不兼容，另一方面传统运算放大器功耗较大，对便携式或电池电源供电的应用存在限制。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种温度补偿型单电源供电电流式热释电探测器。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种温度补偿型单电源供电电流式热释电探测器，包括内部中空的封装管壳、滤光片F和线路板。

所述封装管壳包括管帽和底座，所述滤光片F镶嵌设置在所述管帽上表面开设的窗口内，所述管帽扣合在所述底座上，并与所述底座形成内部中空的密封结构，所述线路板设置在所述底座上并位于所述密封结构内；所述线路板上设有温度补偿电路和电流式单元电路；且所述电流式单元电路位于所述滤光片F的正下方，所述温度补偿电路与所述电流式单元电路电连接，所述电流式单元电路的正电源输入端与外部电源正极V+电连接，负电源输入端接地，所述电流式单元电路的输出端对外输出探测信号。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种温度补偿型单电源供电电流式热释电探测器，采用了更加适用于电流式的反向并联热补偿方式，充分抑制了热冲击或温度骤变对探测器的影响，增加了温度稳定性，通过采用单电源供电使得探测器的封装管壳规格能够与传统电压式探测器兼容，可以直接替换或组合使用。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

进一步：所述管帽表面镀有镍层，所述底座表面镀有金层。

上述进一步方案的有益效果是：通过镀镍可以提高表面抗腐蚀性和抗氧化性，通过在所述底座上镀金可以提高底座的稳定性和抗氧化性。

进一步：所述温度补偿电路采用弛豫铁电单晶PIMNT热释电芯片U_t。

上述进一步方案的有益效果是：弛豫铁电单晶PIMNT具有较高的热释电性能，能够提高探测的精度。

进一步：所述电流式单元电路包括热释电感应电路和负反馈电路，所述温度补偿电路和热释电感应电路反向并联在所述负反馈电路的两个输入端之间，所述负反馈电路的的输出端对外输出探测信号。