[发明专利]一种基于红外增透膜的高精度温度传感器装置

说明书

本发明属于传感器技术领域，涉及一种基于红外增透膜的高精度温度传感器装置。其包括依次设置的透镜、滤光片、调制盘、红外探测器、前置放大器、选频放大器、同步检波电路、加法器、发射率调节电路、A/D变换器、数码显像管；多谐振荡器连接同步检波电路和步进电机，所述步进电机连接调制盘；调制盘周围还设有与依次与放大电路及加法相连的环境温度传感器；透镜表面蒸镀有红外增透膜，红外增透膜的底层为锌镁铯钇合金层，上层为常规DLC层。与现有技术相比，本发明采用锌镁铯钇合金为红外增透膜，避免了三层镀膜，拓宽了中远红外区的波段范围，为2‑12μm且透光率变化较稳定，并且全波段的透过率均大于94.3%，从而有利于提高红外温度传感器装置的精度。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种基于红外增透膜的高精度温度传感器装置。

背景技术

在自然界中，凡温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。基于红外的测温传感器具有简便智能、价格低廉、性能稳定等优点，在市场上受到多种客户的青睐。

红外测温装置由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定。红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路，并按照仪器内部的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。

红外光能量的透过率决定了红外光学系统性能的好坏。减少光学元件表面的反射，从而增加光学系统在工作波段内的透过率对于提高元件性能具有极重要的意义。红外增透膜在红外测温传感器的应用相当广泛，其作用主要有：增大有用波段的透过率；滤掉不需要的波段。中远红外区（5-14μm）相对于近红外区（0.76-3μm）及中红外区（3-5μm）的范围广，能同时满足这么宽范围的高透光率的红外增透膜还较少，因而现有红外测温仪精度较低。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于红外增透膜的高精度温度传感器装置。该装置主要通过红外增透膜降低反射损耗，增强信号强度，提高探测器响应及精度。

本发明所述的基于红外增透膜的高精度温度传感器装置，包括依次设置的透镜、滤光片、调制盘、红外探测器、前置放大器、选频放大器、同步检波电路、加法器、发射率调节电路、A/D变换器、数码显像管；多谐振荡器连接同步检波电路和步进电机，所述步进电机连接调制盘；调制盘周围还设有与依次与放大电路及加法相连的环境温度传感器；透镜表面蒸镀有红外增透膜，红外增透膜的底层为锌镁铯钇合金层，上层为常规DLC层。

本发明所述的基于红外增透膜的高精度温度传感器装置，锌镁铯钇合金的制备方法为：用王水和乙醇先后分别处理坩埚，再用去离子水冲洗后烘干，将坩埚处于可密闭系统中并加热到600℃，然后加入质量分数比为9:(2-0.5):9:10的Zn、Mg、Se、Y，再向坩埚内通入氩气，密闭系统，维持真空至2×10-3～6×10-3 Pa，然后升温室960℃，维持12h，再以20-40℃/h的速度降至常温，即得。

本发明所述的基于红外增透膜的高精度温度传感器装置，红外增透膜的蒸镀方法为：采用电子束加热蒸法，以离子束压550-750eV，控制离子束流25-55mA，以0.2-1.0nm/s的速率在透镜基底表面溅射一层厚度为厚λ/16-λ/2的膜，溅射时间10-25min，退火后得锌镁铯钇合金层；常规方法镀制λ/4厚度的DLC膜。

本发明所述的基于红外增透膜的高精度温度传感器装置，透镜的基底材料为锗、硅、硫化锌或硒化锌。