专利名称：空间遥感ccd相机高精度ccd测温电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测温电路，特别是一种适用于空间遥感CXD相机CXD器件的高精度测温电路。
背景技术：
遥感CXD相机在工作时，CXD器件的温度会随着加电时间的增加而升高，器件温度的升高不但使CCD的暗电流噪声增加，进而导致图像质量的恶化，而且过高的器件温度会加快器件老化甚至损坏CCD，因此在轨实时监测CCD的温度对于提高图像质量和保护CCD器件来说都是非常必要。目前遥感CXD相机在轨测温，是依靠CXD器件表面贴装热敏电阻，通过热控仪得到测温数据，再传给卫星平台。这种测温手段有以下不足之处1)需要庞大的设备；2)要求热敏电阻准确安装，否则存在较大的测量误差；3)只能监测CCD器件壳温，无法监测准确的CXD结温；4)因为测温设备和成像设备为两个独立设备，所以无法根据CXD器件的温度实时调整图像校正参数；5)由于C⑶热敏电阻基数大，-20°C至60°C变化范围小，变化率不到5%，所以就需要在很小的动态范围内准确地获取CCD温度。
实用新型内容本实用新型的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供了一种能实时监测CXD温度的空间遥感CXD相机高精度CXD测温电路。本实用新型的技术解决方案是空间遥感CCD相机高精度CCD测温电路，包括测温桥式电路、差分运放电路和AD转换电路；测温桥式电路将CCD内部测温电阻阻值的变化量转换成相应的电压变化量后以差分信号的形式输出至差分运放电路，差分运放电路对所述差分信号进行放大滤波处理后输出到AD转换电路，AD转换电路将传来的模拟信号转换成温度数字信号后输出。所述的测温桥式电路包括原始测温信号第一输入端、原始测温信号第二输入端、第一电源、电阻R21、电阻R22、电阻R23，C⑶内部测温电阻两端分别为原始测温信号第一输入端和原始测温信号第二输入端，测温电阻与电阻R21串联后再与由电阻R22和电阻R23组成的串联电路并联形成电桥，电阻R21和电阻R22的公共端接第一电源，电阻R23和原始测温信号第二输入端的公共端接地，电阻R22和电阻R23的公共端作为第一输出信号端；在第一电源作用下，在原始测温信号第一输入端和第一输出信号端上产生电压形成差分电压信号送至差分运放电路。所述的第一电源的电压为+3. 3V。所述的差分运放电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27和电容C29，电阻R24的一端接地，电阻R24的另外一端同时接至第一运算放大器的负输入端以及电阻R25的一端，电阻R25另一端接至第一运算放大器的输出端，电阻R26的一端接至第一运算放大器的输出端，电阻R26的另外一端同时接至第二运算放大器的负输入端以及电阻R27的一端，电阻R27的另一端同时接至第二运算放大器的输出端以及电容C29的一端，电容C29的另一端接地，电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27的阻值满足关系R24/R25 = R27/R26，第一运算放大器的正输入端和第二运算放大器的正输入端分别作为差分运放电路的输入端，第二运算放大器的输出端作为差分运放电路的输出端。所述的第一运算放大器和第二运算放大器均为LM124。所述的AD转换电路包括AD转换器和第二电源；第二电源为AD转换器供电，差分运放电路的输出信号经过AD转换器后以数字信号的形式输出。所述的AD转换器为RHF1401。所述的第二电源的电压为+2. 5V。
本实用新型与现有技术相比的优点在于本实用新型电路采用集成技术，使用少 量的集成器件，且器件封装体积小、功耗小，可以灵活地嵌入到CCD成像电路中，提高了 CCD测温的实时性，此外高精度AD转换器也提高了测温精度，该电路可以代替现有单独的测温设备，减少了温度信号传输路径，更好地进行闭环控制，可以为CCD成像电路稳定工作提供支持。该电路中的桥式测温电路能有效地解决信号中共模干扰；可调增益的差分运放电路，可以通过调节反馈电阻，能有效放大模拟信号，以更好地适应AD转换器输入范围，能解决CCD测温电阻动态变化范围小的问题，能更灵敏地监测CCD温度的变化；高精度的AD转换器能使测温精度可达到14位；此电路可以完成CCD结温的实时监测，并根据测温的结果，为暗电流校正提供参考，以便提早采取预防措施或者关机。
图I为本实用新型的原理框图；图2为本实用新型的电路组成结构图；图3为本实用新型中各组成部分的输出信号波形图。
具体实施方式
如图I所示，为本实用新型空间遥感(XD相机高精度(XD测温电路的原理框图，包括测温桥式电路、差分运放电路和AD转换电路。本实用新型电路的工作过程为测温桥式电路将CCD内部测温电阻阻值的变化量转换成相应的电压变化量后以差分信号的形式输出至差分运放电路，差分运放电路对所述差分信号进行放大滤波处理后输出到AD转换电路，AD转换电路将传来的模拟信号转换成温度数字信号后输出。如图2所示，为本实用新型空间遥感CXD高精度CXD测温电路组成结构图。测温桥式电路包括原始测温信号第一输入端201、原始测温信号第二输入端202、电阻R21、电阻R22、电阻R23，第一电源214 ;测温桥式电路为本实用新型电路的输入接口电路，CXD内部测温电阻Rt与电阻R21串联，再与电阻R22和电阻R23串联之后的电路并联，形成电桥后，在测温电阻Rt上产生电流，在第一电源214作用下，在原始测温信号第一输入端201，以及电阻R22和电阻R23的公共端，即第一输出信号端206上产生电压值，得到相应差分电压信号，并分别作为差分运放电路的输入信号。测温桥式电路的电阻，包括电阻R21、电阻R22、电阻R23，需要根据CCD测温电阻的阻值Rt进行选择，电阻上通过电流均需要小于电阻本身的额定电流，原始测温信号第一输入端201与第一输出信号端206处的电压值均需要满足小于(VCC1-1. 5V),其中VCCl为第一电源214的电压。测温桥式电路原始测温信号第一输入端201与第一输出信号端206的信号波形如图3所示，原始测温信号第一输入端201为模拟信号，原始测温信号第二输入端202信号始终接地。差分运放电路包括第一运算放大器209、第二运算放大器211、电阻R24、反馈电阻R25、电阻R26、反馈电阻R27、第一电源214 ;测温桥式电路的原始测温信号第一输入端201与第一运算放大器209的正输入端相连,第一输出信号端206与第二运算放大器211的正输入端相连。第一运算放大器209的输出端经电阻R26，再与运算放大器211的负输入端相连。四个电阻需要满足的关系为R24/R25 = R27/R26，第二运算放大器211的输出端作为第二输出信号端212,其电压幅值为Vy212,原始测温信号第一输入端201的电压幅值为V2tll,第一输出信号端206的电压幅值为V2tl6，那么Vy212 = (1+R27/R26) (V2tl6-V2tll)，根据实际需要进行电阻调节，得到需要的输出信号。图3中示意的第二输出信号端212的信号波形为模拟信号，此时 R27 = R26，Vtrfl2 = 2 X (V206-V201)。AD转换电路包括AD转换器218和第二电源213 ;第二电源为AD转换器供电。模 拟信号经过AD转换器218后，从空间遥感CXD高精度CXD测温电路的总输出信号端215以数字信号的形式输出。图2所示电路中，第一运算放大器209和第二运算放大器211均选择LM124 ；AD转换器218选择RHF1401 ;第一电源的电压VCCl值为+3. 3V，第二电源的电压VCC2值为+2. 5V。本实用新型说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
权利要求1.空间遥感CCD相机高精度CCD测温电路，其特征在于包括测温桥式电路、差分运放电路和AD转换电路，测温桥式电路将CCD内部测温电阻阻值的变化量转换成相应的电压变化量后以差分信号的形式输出至差分运放电路，差分运放电路对所述差分信号进行放大滤波处理后输出到AD转换电路,AD转换电路将传来的模拟信号转换成温度数字信号后输出。
2.根据权利要求I所述的空间遥感CCD相机高精度CCD测温电路，其特征在于所述的测温桥式电路包括原始测温信号第一输入端(201)、原始测温信号第二输入端(202)、第一电源(214)、电阻R21、电阻R22、电阻R23，(XD内部测温电阻两端分别为原始测温信号第一输入端(201)和原始测温信号第二输入端(202)，测温电阻与电阻R21串联后再与由电阻R22和电阻R23组成的串联电路并联形成电桥，电阻R21和电阻R22的公共端接第一电源(214)，电阻R23和原始测温信号第二输入端(202)的公共端接地，电阻R22和电阻R23的公共端作为第一输出信号端(206);在第一电源(214)作用下,在原始测温信号第一输入端(201)和第一输出信号端(206)上产生电压形成差分电压信号送至差分运放电路。
3.根据权利要求2所述的空间遥感CCD相机高精度CCD测温电路，其特征在于所述的第一电源(214)的电压为+3. 3V。
4.根据权利要求I所述的空间遥感CCD相机高精度CCD测温电路，其特征在于所述的差分运放电路包括第一运算放大器(209)、第二运算放大器(211)、电阻1 24、电阻1 25、电阻R26、电阻R27和电容C29，电阻R24的一端接地，电阻R24的另外一端同时接至第一运算放大器(209)的负输入端以及电阻R25的一端，电阻R25另一端接至第一运算放大器(209)的输出端，电阻R26的一端接至第一运算放大器(209)的输出端，电阻R26的另外一端同时接至第二运算放大器(211)的负输入端以及电阻R27的一端，电阻R27的另一端同时接至第二运算放大器(211)的输出端以及电容C29的一端，电容C29的另一端接地，电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27的阻值满足关系R24/R25 = R27/R26，第一运算放大器(209)的正输入端和第二运算放大器(211)的正输入端分别作为差分运放电路的输入端，第二运算放大器(211)的输出端作为差分运放电路的输出端。
5.根据权利要求4所述的空间遥感CCD相机高精度CCD测温电路，其特征在于所述的第一运算放大器(209)和第二运算放大器(211)均为LM124。
6.根据权利要求I所述的空间遥感CCD相机高精度CCD测温电路，其特征在于所述的AD转换电路包括AD转换器(218)和第二电源(213);第二电源(213)为AD转换器(218)供电，差分运放电路的输出信号经过AD转换器(218)后以数字信号的形式输出。
7.根据权利要求6所述的空间遥感CCD相机高精度CCD测温电路，其特征在于所述的AD转换器(218)为RHF1401o
8.根据权利要求6所述的空间遥感CCD相机高精度CCD测温电路，其特征在于所述的第二电源(213)的电压为+2.5V。
专利摘要空间遥感CCD相机高精度CCD测温电路，是CCD相机电路的组成部分之一，包括测温桥式电路、差分运放电路和AD转换电路。外部输入的CCD器件内部测温电阻的测温信号经过测温桥式电路后，变成稳定的差分电压信号并送至差分运放电路，经差分运放电路进行滤波放大处理，然后输出到AD转换电路，由AD转换电路将处理后的模拟信号进行模数转换，得到相应的温度数字信号并输出。本实用新型采用集成技术，可以灵活地嵌入到CCD成像电路中，电路中的测温桥式电路能有效地解决信号中的共模干扰，且高精度AD转换器也提高了测温精度，克服了温度信号传输路径长的缺点，实现了空间遥感CCD相机成像电路对CCD温度的高精度实时监测。
文档编号G01K7/16GK202710200SQ20122036945
公开日2013年1月30日 申请日期2012年7月27日 优先权日2012年7月27日
发明者肖龙, 贺强民 申请人:北京空间机电研究所