一种热释电探测器的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种热释电探测器，属于热释电探测器电子技术领域。本发明热释电探测器包括光学系统、红外传感器单元、信号处理电路、输出控制装置；其特征在于，所述信号处理电路包括运算放大器、电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2、电阻R3，输入原始信号端的电容C1和电阻R2串联后与运算放大器的同相输入端(3)相连，电阻R3一端接地，电阻R3另一端与运算放大器的反相输出端(2)相连，电阻R1和电容C2并联在运算放大器的同相输入端(3)和输出端(1)之间，所述运算放大器由电压供电，Vo为信号处理输出端。本发明热释电探测器具有性能稳定、可靠性好、在多种工作环境下都能准确无误的检测并输出响应高、噪声小的探测信号等优点，可以实现大规模工业生产。
【专利说明】
一种热释电探测器
技术领域
[0001]本发明涉及热释电探测器电子技术领域，具体涉及一种应用于热释电探测器中的微分电路。
【背景技术】
[0002]热释电探测器是一种利用热释电材料的自发极化强度随温度而变化的效应制成的一种热敏型红外探测器。在恒定温度下，热释电材料的自发极化被体内的电荷和表面吸附电荷所中和。如果把热释电材料做成表面垂直于极化方向的平行薄片，当红外辐射入射到薄片表面时，薄片因吸收辐射而发生温度变化，热释电材料中偶极子之间的距离和链角发生变化，使极化强度发生变化。而中和电荷由于材料的电阻率高跟不上这一变化，其结果是薄片的两表面之间出现瞬态电压。若有外电阻跨接在两表面之间，电荷就通过外电路释放出来。电流的大小除与热释电系数成正比外，还与薄片的温度变化率成正比，可用来测量入射辐射的强弱。
[0003]目前热释电探测器存在信号幅度小，容易受各种热源、光源干扰的缺点，尤其是容易受到射频辐射的干扰。现有的热释电探测器只能输出一个原始信号，输出的原始信号存在响应信号不高且存在比较严重的噪声的问题，这使得探测的灵敏度显著的下降不利于信号的检测。
[0004]输出电压与输入电压成微分关系的电路称为微分电路，通常由电容和电阻构成。微分电路是一种应用十分广泛的对脉冲信号进行变换的电路，它通常把矩形脉冲信号变换成正、负双向尖脉冲。在数学上这种尖脉冲近似等于矩形波的微分形式，故有微分电路之称。在自控系统中，常用微分电路作为调节环节;此外微分电路还广泛应用于脉冲电路、模拟计算机和测量仪器中；微分电路也可以移相作用。微分电路的特点是输出能很快反应输入信号的跳变成分，即它能把输入信号中的突然变化的部分选择出来。
【发明内容】
[0005]为了克服上文所述现有技术的不足，本发明提供了一种性能稳定、可靠性好、在多种工作环境下都能准确无误的检测并输出响应高、噪声小的探测信号的热释电探测器。
[0006]本发明的的技术方案如下:
[0007]—种热释电探测器，包括光学系统、红外传感器单元、信号处理电路、输出控制装置;其特征在于，所述信号处理电路包括运算放大器、电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2、电阻R3,输入原始信号端的电容&和电阻R2串联后与运算放大器的同相输入端相连，电阻R3—端接地，电阻R3另一端与运算放大器的反相输出端相连，电阻R1和电容C2并联在运算放大器的同相输入端和输出端之间，所述运算放大器由电压供电，Vo为信号处理输出端。
[0008]所述信号处理电路中电阻R1 = 6.1kQ?7.4kQ，电阻R2 = 675kQ?825kQ，电阻R3= 1kQ ?10kQ，电容Ci = 0.42yf?0.51yf，电容C2 = 2970yf?3630pf。
[0009]微分电路的特点是输出能很快反应输入信号的跳变成分，即微分电路能把输入信号中的突然变化的部分选择出来。与原来输入脉冲宽度较宽的波形相比，其输出的脉冲宽度很窄。没有储能的电容在刚充电的瞬间相当于短路，所以当原始信号输入时，电压全部落在了电阻R上，此时电阻两端的电压为Uo。由于电容C两端的电压不能突变，所以在原始信号输入后电容器两端的电压呈指数规律上升，R两端的电压也呈指数规律下降；当电容充电迅速地完成后，整个电路相当于开路，因此电阻两端的电压很快下降到0，形成一个正的脉冲。随后，第一个输入的原始信号变为0，电容两端的电压全部落在电阻两端并对电阻进行一个放电阶段，而从放电回路看，由于放电电流与充电电流相反，所以电阻R两端的电压为-U。在第二个输入的原始信号到来之前，电容C两端的电压对电阻R按指数规律进行放电，当电容放电即将结束时，电阻R两端的电压U也接近于0，于是在输出端形成了一个负脉冲。当下一个原始信号输入时将重复上述过程。
[0010]本发明的创新点如下:
[0011]通过将运算放大器和电容电阻构成的微分电路结合用来提高信号的响应;本发明中的微分电路可把矩形波转换为尖脉冲波，输出波形只反映输入波形的突变部分而对恒定部分则没有输出，即只有输入波形发生突变的瞬间才有输出实际上就是将原始信号求导数得到微分信号。因此，微分电路可以有效的提高响应电压。
[0012]本发明中电容器&与电阻R1并联起到滤波的作用，运算放大器由适当的电压供电，在基础的由电容和电阻构成的微分电路中加入运算放大器，使得改进后的微分电路不仅仅可以实现对于信号的微分作用，还可以将微分信号放大得到更大的响应电压。此外，此微分电路由RC和运算放大器组成可以有效地滤除噪声。
[0013]相比于现有技术，本发明的有益效果是本发明的热释电探测器性能稳定、可靠性好、在多种工作环境下都能准确无误的检测并输出响应高、噪声小的探测信号。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的原理图。
[0015]图2是本发明热释电探测器输出的原始信号。
[0016]图3是本发明热释电探测器输出的微分信号。
【具体实施方式】
[0017]以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述:
[0018]如图1所示，该图为本发明热释电探测器的信号处理电路原理图。输入电压信号Vin经本发明信号处理电路处理后形成输出电压信号V。，本发明热释电探测器，包括光学系统、红外传感器单元、信号处理电路、输出控制装置;其特征在于，所述信号处理电路包括:运算放大器0P-07/77/108，电容C1、C2，电阻仏、R2、R3。原始信号由电容&端输入，在Vo端输出。输入原始信号端的电容C1和电阻R2串联后与运算放大器的同相输入端3相连，电阻R3—端接地，R3另一端与运算放大器的反相输出端2相连，电阻R1和电容C2并联在运算放大器的同相输入端3和输出端I之间，运算放大器由± 12V的电压供电。
[0019]将本发明的热释电探测器通过两个端口输出，一个端口输出原始信号，一个端口输出微分信号。将两个信号接在示波器上得到图2、图3，通过对比可以明显的看出，本发明热释电探测器处理电路处理后的信号比原始信号的响应峰值更大、响应时间更短而且具有更小的噪声干扰。
[0020]本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
【主权项】
1.一种热释电探测器，包括光学系统、红外传感器单元、信号处理电路、输出控制装置；其特征在于，所述信号处理电路包括运算放大器、电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2、电阻R3,输入原始信号端的电容C1和电阻R2串联后与运算放大器的同相输入端(3)相连，电阻R3—端接地，电阻R3另一端与运算放大器的反相输出端(2)相连，电阻R1和电容C2并联在运算放大器的同相输入端(3)和输出端(I)之间，Vo为信号处理输出端。2.根据权利要求1所述的热释电探测器，其特征在于，所述信号处理电路中电阻R1=.6.1kQ ?7.4kQ，电阻R2 = 675k Ω ?825k Ω，电阻R3 1kQ ?10kQ，电容Ci = 0.42μf ?.0.51μf，电容 C2 = 2970μf ?3630pf。
【文档编号】G01J5/34GK105938018SQ201610227450
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年4月13日
【发明人】王涛, 梁志清, 伍浏权, 马振东, 刘子骥, 蒋亚东
【申请人】电子科技大学