一种红外和太赫兹探测装置制造方法
【专利摘要】本发明实施例公开了一种红外和太赫兹探测装置，包括：外壳，围成收容空间；转接板，位于收容空间内，设有探测器；外围电路，为探测器提供电源以及控制信号，使探测器能正常工作；旋转盘，设有允许红外波段的光通过的第一镜头和允许太赫兹波段的光通过的第二镜头；驱动电机，能够驱动旋转盘在允许红外波段的光通过第一镜头入射到探测器上的第一位置和允许太赫兹波段的光通过第二镜头入射到探测器上第二位置之间旋转。本发明的实施例中，融合了红外探测和太赫兹探测，通过切换第一镜头和第二镜头，既能够实现对红外波段的光的探测，也能够实现对太赫兹波段的光的探测。
【专利说明】一种红外和太赫兹探测装置
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及红外探测【技术领域】，尤其是涉及一种红外和太赫兹探测装置。
[0003]
【背景技术】
[0004]红外线是波长介乎微波与可见光之间的电磁波，其波长介于0.75μπι?ΙΟΟΟμπι之间，是波长比红光长的非可见光。所有高于绝对零度(-273.15°C)的物质都可以产生红外线。现代物理学称之为热射线。由于红外线在大气中各气体成分吸收谱的综合作用下，在某些波长上会衰减剧烈，留下了一部分具有很高的透过率的波段，业界将透过率较高的这些红外光谱波段称为“大气窗口 ”。
[0005]红外辐射的主要“大气窗口”有三个:1?3μπι波段，3?5μπι波段，8?14μπι波段。常温下(300Κ)黑体辐射的发射功率谱峰值波长在10 μ m附近，因此，8?14 μ m波段更适合强烈阳光、漆黑夜晚或恶劣天气下探测的需要。正是因为8?14 μ m波段的红外线能够在可见光不能探测的漆黑夜晚及恶劣天气下探测常温下的“热”物体，所以该波段的红外探测系统被广泛应用于军事及民用领域。
[0006]太赫兹波是指频率在0.1?10 THz (波长为30 μ m?3 mm)之间的电磁波，处于毫米波与红外波之间，即通常所认为的电子学和光学的交界区域。近年来，由于太赫兹波具有瞬态性、宽带性、高时间和空间相干性、低能性以及独特的传输特性等特点，使其在安全检测、波谱分析、成像与通信、化学、生物、材料科学和药学等领域展现出广泛的应用前景，成为国内外研究的重要方向之一。
[0007]红外无损检测是一种新兴的无损检测技术，就快速、高效、直观的优点，具有良好的应用价值。太赫兹对一些物质具有很好的穿透性，在很多领域如国防、无损检测等都有着极其重要的现实应用和潜在的应用前景。
[0008]但是，现有技术中，红外探测装置和太赫兹探测装置通常分别以单独的形式存在。
[0009]
【发明内容】
[0010]本发明的目的之一是提供一种既能够实现红外波段的光的探测、也能够实现太赫兹波段的光的探测的红外和太赫兹探测装置。
[0011]本发明公开的技术方案包括:
提供了一种红外和太赫兹探测装置，其特征在于，包括:外壳，所述外壳围成收容空间；转接板，所述转接板位于所述收容空间内，所述转接板上设有探测器，所述探测器能够探测红外波段的光和太赫兹波段的光；外围电路，所述外围电路位于所述收容空间内，并与所述转接板相连，为所述探测器提供电源以及控制信号，使所述探测器能正常工作；旋转盘，所述旋转盘上设有第一镜头和第二镜头，所述第一镜头允许红外波段的光通过，所述第二镜头允许太赫兹波段的光通过；驱动电机，所述驱动电机的输出轴连接到所述旋转盘并且能够驱动所述旋转盘在第一位置和第二位置之间旋转，其中:在所述第一位置，所述第一镜头的中心轴线与所述探测器的中心轴线重合并且允许红外波段的光通过所述第一镜头入射到所述探测器上；在所述第二位置，所述第二镜头的中心轴线与所述探测器的中心轴线重合并且允许太赫兹波段的光通过所述第二镜头入射到所述探测器上。
[0012]本发明的一个实施例中，所述探测器为非制冷红外焦平面探测器。
[0013]本发明的一个实施例中，所述第一镜头为锗镜头。
[0014]本发明的一个实施例中，所述第二镜头为硅镜头。
[0015]本发明的一个实施例中，所述驱动电机固定在所述外壳或者所述转接板上。
[0016]本发明的一个实施例中，还包括驱动板，所述驱动板位于所述收容空间内，并且连接到所述转接板上，用于为所述探测器提供电源。
[0017]本发明的一个实施例中，还包括控制板，所述控制板位于所述收容空间内，并且连接到所述驱动板上，用于控制所述探测器工作。
[0018]本发明的实施例中，融合了红外探测和太赫兹探测，通过切换第一镜头和第二镜头，既能够实现对红外波段的光的探测，也能够实现对太赫兹波段的光的探测。
[0019]
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明的一个实施例的红外和太赫兹探测装置的结构示意图。
[0021]图2是本发明的一个实施例的旋转盘的示意图。
[0022]
【具体实施方式】
[0023]下面将结合附图详细说明本发明的实施例的红外和太赫兹探测装置的结构。
[0024]图1为本发明一个实施例的红外和太赫兹探测装置的结构示意图。
[0025]如图1所示，本发明的一个实施例中，一种红外和太赫兹探测装置包括外壳1、转接板2、旋转盘3、驱动电机4以及外围电路。
[0026]外壳I围成收容空间10，转接板2位于该收容空间10内。一个实施例中，转接板2可以固定在该外壳I上。转接板2的一侧上设有探测器21。
[0027]本发明的一个实施例中，该探测器21是既能够探测红外波段的光、也能够探测太赫兹波段的光的探测器。即，该探测器21的探测波段包含了红外波段和太赫兹波段。
[0028]例如，一个实施例中，探测器21可以是非制冷红外焦平面探测器，该非制冷红外焦平面探测器属于热探测器，其工作原理是:利用特殊材料的高温度电阻系数(TCR)特性，在接受外界红外辐射时，这些材料自身的温度发生改变，温度的变化将改变材料自身的电阻，通过测量电阻变化便可间接测量红外辐射信号的大小。热探测器的响应信号只取决于红外辐射功率的强弱，与红外光谱成分无关，因此具有很宽的响应波段，适用于红外波段和太赫兹波段的探测。
[0029]本发明的一个实施例中，驱动电机4固定在外壳I或者转接板2或者该红外和太赫兹探测装置的其他元件上，并且驱动电机4的输出轴连接到旋转盘3，并且能够驱动旋转盘3旋转。
[0030]如图2所示，旋转盘3上设有第一镜头31和第二镜头32。第一镜头31允许红外波段的光通过，而第二镜头允许太赫兹波段的光通过。
[0031]一个实施例中，第一镜头31可以是锗镜头。该锗镜头能够允许红外波段的光通过。
[0032]一个实施例中，第二镜头32可以是硅镜头。该硅镜头能够允许太赫兹波段的光通过。
[0033]本发明的实施例中，驱动电机4能够驱动旋转盘3在第一位置和第二位置之间旋转，其中在第一位置中(如图1所示)，第一镜头31的中心轴线与探测器21的中心轴线重合并且允许红外波段的光通过该第一镜头31入射到探测器21上。即，此时，本发明的实施例的红外和太赫兹探测装置探测红外波段的光；而在第二位置中，第二镜头32的中心轴线与探测器21的中心轴线重合并且允许太赫兹波段的光通过该第二镜头32入射到探测器21上。即，此时，本发明的实施例的红外和太赫兹探测装置探测太赫兹波段的光。
[0034]应该理解，本发明的实施例中，前述描述的镜头的中心轴线与探测器的中心轴线“重合”，并不意味着严格限制镜头的中心轴线必须与探测器的中心轴线严格重合，而是可以存在一定的偏移，只要探测器能够探测通过镜头入射的光即可。
[0035]如图1所示，本发明的实施例中，红外和太赫兹探测装置的外围电路可以包括例如驱动板5、控制板6、差分传输接口 7、串口接口 8等等。
[0036]驱动板5位于外壳I的收容空间10内，并且连接到转接板2上，用于为探测器21提供电源。例如，一个实施例中，驱动板5可以包括为探测器提供基准参考电源的电源模块(可以由电源芯片以及外围电路直接构成)、偏压调节模块(其为探测器的正常工作提供最基本条件，它直接决定了探测器输出信号的质量，该模块主要由数字电位器ADN2850和低噪声运算放大器AD8606构成)、模数转换模块(其将探测器21输出的模拟信号转化为数字信号，模块的核心可以为模数转换器AD9240)等等。
[0037]控制板6位于外壳I的收容空间10内，并且连接到驱动板5上，用于控制探测器21工作。
[0038]例如，一个实施例中，控制板6可以实现下列功能:
为探测器21提供其正常工作所需要的时序驱动，包括驱动时钟MC_P、积分时间INT_P、芯片复位RST_P等信号；
偏压调节:通过SPI协议控制偏压调节模块中的数字电位器ADN2850，通过调节改变其电阻值，使偏压发生改变；
模数转换控制:通过控制输入模数转换芯片AD9240时钟信号的频率以及相位来控制模数转换的速率；
串口通信:串口通信模块负责与上位机的通信，上位机通过串口来调节偏压值以及积分时间等等；
差分输出:采集转化后的红外探测器数字数字信号，加入帧频、行频和时钟信号，进行整形，最终数据结果以差分对的形式输出；
电机控制:通过驱动电机控制旋转圆盘旋转，实现锗镜头和硅镜头的相互切换；等等。
[0039]本发明的一个实施例中，控制板上可以设有FPGA或者其他适合的可编程逻辑芯片或者专用芯片以实现上述功能。
[0040]本发明实施例的红外和太赫兹探测装置工作时，当需要进行红外探测时，驱动电机4驱动旋转盘3旋转到第一位置，即将第一镜头31旋转到其中心轴线与探测器21的中心轴线重合的位置。此时，只有8?14μπι的电磁波可以通过镜头，调节镜头焦距使红外波成像在探测器的焦平面上。控制板6驱动探测器21将红外信号转换为电学信号，通过模数转换装置将模拟信号转化为数字信号。上位机通过串口调节探测器的偏压，使探测器达到最佳探测状态。最后，将红外图像的数字信号通过差分传输上位机，完成后续的图像处理工作。
[0041 ] 当需要进行太赫兹探测时，驱动电机4驱动旋转盘3旋转到第二位置，即将第二镜头32旋转到其中心轴线与探测器21的中心轴线重合的位置。此时，只有30μπι?3 mm的电磁波可以通过镜头，调节镜头焦距使红外波成像在探测器的焦平面上。后续的其他步骤与前述红外探测时的一致。
[0042]本发明的实施例中，融合了红外探测和太赫兹探测，通过切换第一镜头和第二镜头，既能够实现对红外波段的光的探测，也能够实现对太赫兹波段的光的探测。
[0043]以上通过具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。此外，以上多处所述的“一个实施例”表示不同的实施例，当然也可以将其全部或部分结合在一个实施例中。
【权利要求】
1.一种红外和太赫兹探测装置，其特征在于，包括: 外壳，所述外壳围成收容空间； 转接板，所述转接板位于所述收容空间内，所述转接板上设有探测器，所述探测器能够探测红外波段的光和太赫兹波段的光； 外围电路，所述外围电路位于所述收容空间内，并与所述转接板相连，为所述探测器提供电源以及控制信号，使所述探测器能正常工作； 旋转盘，所述旋转盘上设有第一镜头和第二镜头，所述第一镜头允许红外波段的光通过，所述第二镜头允许太赫兹波段的光通过； 驱动电机，所述驱动电机的输出轴连接到所述旋转盘并且能够驱动所述旋转盘在第一位置和第二位置之间旋转，其中: 在所述第一位置，所述第一镜头的中心轴线与所述探测器的中心轴线重合并且允许红外波段的光通过所述第一镜头入射到所述探测器上； 在所述第二位置，所述第二镜头的中心轴线与所述探测器的中心轴线重合并且允许太赫兹波段的光通过所述第二镜头入射到所述探测器上。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于:所述探测器为非制冷红外焦平面探测器。
3.如权利要求1或者2所述的装置，其特征在于:所述第一镜头为锗镜头。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的装置，其特征在于:所述第二镜头为硅镜头。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于:所述驱动电机固定在所述外壳或者所述转接板上。
6.如权利要求1中所述的装置，其特征在于，所述外围电路包括驱动板，所述驱动板位于所述收容空间内，并且连接到所述转接板上，用于为所述探测器提供电源。
7.如权利要求1中所述的装置，其特征在于，所述外围电路包括控制板，所述控制板位于所述收容空间内，并且连接到所述驱动板上，用于控制所述探测器工作。
【文档编号】G01N21/35GK104266969SQ201410474684
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2014年9月18日
【发明者】郑兴, 谢佳林, 张安然, 于云飞, 刘子骥, 蒋亚东 申请人:电子科技大学