专利名称：一种带故障检测功能的制冷型红外探测器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及制冷型红外探测器，特别是一种带有故障检测功能的制冷型红外探测器。
背景技术：
制冷型红外探测器是制冷型红外成像系统的核心器件，同时也是整个红外成像系统中价格最昂贵的器件，探测器故障检测手段必不可少，用来实时检测红外探测器在研制、 生产以及使用过程中是否正常工作。目前，检测制冷型红外探测器工作是否正常通常有两种方法。一是采用测量温度反馈信号电压是否正常。二是采用聆听探测器制冷机工作声音进行判断。第二种方法虽然非常简单，但是需要处于一个相对安静的环境内有对探测器相对熟悉的专业人员进行判断，在很多使用环境下无法实现。第一种方法通常是采用数字电压表对反馈电压信号进行直观测量，但是，对于红外探测器集成在产品中，或者安装的位置不方便进行测量时，实时测量温度反馈信号很难实现；而且由于探测器对静电要求非常严格，人体的静电在检测时有可能对探测器产生损坏。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种带故障检测功能的制冷型红外探测器，用以解决现有技术对探测器故障检测不便的问题。为实现上述目的，本实用新型的方案是一种带故障检测功能的制冷型红外探测器，包括能够生成温度反馈信号的红外探测器，所述温度反馈信号通过一个故障检测电路， 产生用跳变信号表示异常温度反馈的故障输出信号。利用一个内置的故障检测电路，该故障检测电路实际上就是一个故障信号产生电路，将温度反馈信号的异常转化为跳变的故障报警信号以供后部电路采样。本实用新型不仅在保证系统正常工作的同时，及时快速定位探测器故障，避免了系统故障给探测器带来损害；而且还解决了检测环境以及检测过程对探测器的影响问题，保证了探测器的使用安全。所述故障输出信号连接用于检测判断的CPU。所述故障检测电路包括至少一个单门限比较器，所述比较器的同相输入端连接所述温度反馈信号，所述比较器的反相输入端用于连接参考电压，所述比较器的输出端连接所述故障输出信号。所述单门限比较器为带有施密特触发器、输出有迟滞作用的比较器。所述单门限同相比较器采用MAX921。比较器的施密特触发器功能，能够避免噪声干扰产生误告警。电路设计仅采用了比较器和电阻元件，测量简单易行。
图1是故障检测电路原理图；[0010]图2是红外成像系统组成图；图3是探测器结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。如图2所示为红外成像系统组成图，下面对各个组件进行介绍光学组件通常含有光学镜片、调节电机和传动机械结构、视场切换电机和切换机械结构以及汇聚镜头等，实现光学成像功能，将外部红外辐射信号汇聚到红外探测器内光敏元的焦平面上。探测器为一个集成器件，结构如图3。最前方有一光学镜面2，红外辐射信号通过镜面进入金属杜瓦1内的光敏元焦平面上，通过内部信号处理电路完成光信号到电信号的转换；同时信号处理电路含有电路测温功能，检测内部光敏元的工作环境温度，通过一个温度反馈电压二极管将温度反馈信号输出到接口 4上；制冷机3对金属真空杜瓦1进行制冷， 使光敏元工作在一个稳定的工作环境温度内(通常为77ΙΓ110Κ之间)。温度反馈信号由接口 4输出，通过与接口 5相连可以提供给制冷机控制制冷机的工作功率达到制冷稳定后内部温度稳定。故障检测功能电路采用的电压反馈信号(DTA+和DTK-)从接口 4中进行提取和设计。探测器驱动组件该组件由外部电路设计完成。产生探测器正常工作所需要的电源、偏置电压和控制时钟信号，保证探测器正常工作。同时对探测器输出的外部场景的弱小电信号进行信号提取。成像电路组件对经过探测器驱动组件提取后的外部场景信号进行A/D转换、时序调整、成像算法设计以及D/A转换，形成标准的电视信号输出到显示器等监视设备上形成人眼可观察的图像信号。显示器等显示经过成像电路组件处理后的图像信号，形成图像信息供人眼进行观察和识别等。制冷型红外探测器温度反馈信号在正常工作状态下，反馈信号的电压值在相对固定的范围内波动，设置有一个上限值即一个下限值。上限值和下限值分别对应一个比较器， 每个比较器均有一个故障输出信号，一个故障输出信号对应超上限，另一个对应表示超下限；两个比较器的一个输入端均连接反馈信号，另一个输入端(参考电压端)分别连接对应的上下限电压。如图ι所述为故障检测电路，包括下限值的比较器m及其外围电路，ν温控信号为经提取后的制冷型红外探测器温度反馈信号。外部提供固定电压VREF，VREF取值为温度反馈信号波动范围下限值。将V温控信号与VREF信号分别连接比较器m的IN+和IN-管脚，输出VOUT为TTL信号。当温度反馈信号低于VREF，即温度反馈信号工作低于其正常工作波动下限时，比较器W输出VOUT产生跳变，提示故障。同样原理，另一路的比较器参考电压端连接温度反馈信号波动上限值。温度反馈信号工作高于其正常工作波动上限时，比较器也输出跳变的故障输出信号，提示故障。将两路比较器的输出发送给后续单片机或FPGA电路，后续电路接收到告警信号后可在显示屏幕或采用指示灯方式提示故障。[0022] 采用带有施密特触发器的比较器，如max921，图1中，根据系统噪声情况采用R1、 R2和R3来调节施密特触发器的迟滞带范围，防止噪声干扰产生误告警现象发生。
权利要求1.一种带故障检测功能的制冷型红外探测器，包括能够生成温度反馈信号的红外探测器，其特征在于，所述温度反馈信号通过一个故障检测电路，产生用跳变信号表示异常温度反馈的故障输出信号。
2.根据权利要求1所述的一种带故障检测功能的制冷型红外探测器，其特征在于，所述故障输出信号连接用于检测判断的CPU。
3.根据权利要求1所述的一种带故障检测功能的制冷型红外探测器，其特征在于，所述故障检测电路包括至少一个单门限比较器，所述比较器的同相输入端连接所述温度反馈信号，所述比较器的反相输入端用于连接参考电压，所述比较器的输出端连接所述故障输出信号。
4.根据权利要求1所述的一种带故障检测功能的制冷型红外探测器，其特征在于，所述单门限比较器为带有施密特触发器、输出有迟滞作用的比较器。
5.根据权利要求1所述的一种带故障检测功能的制冷型红外探测器，其特征在于，所述单门限同相比较器采用MAX921。
专利摘要本实用新型涉及一种带故障检测功能的制冷型红外探测器，包括能够生成温度反馈信号的红外探测器，所述温度反馈信号通过故障检测电路，生成能够跳变的故障输出信号，所述故障输出信号连接用于检测判断的CPU。本实用新型的有益效果是首先，在保证系统正常工作的同时，及时快速定位探测器故障，避免了系统故障给探测器带来损害。然后，解决了检测环境以及检测过程对探测器的影响问题，保证了探测器的使用安全。
文档编号G01J5/02GK202267538SQ201120240298
公开日2012年6月6日 申请日期2011年7月8日 优先权日2011年7月8日
发明者史燕, 吕永战, 张帆 申请人:凯迈(洛阳)测控有限公司