本发明涉及热红外成像领域，尤其涉及一种热红外检测器。
背景技术：
感测一个人或其它体温高于环境温度的生物存在与否，从光学意义上讲，有两个基本的方法，一个是用一束光持续照射被测物体，探测反射波，从而断定物体存在与否，距离远近，甚至是物体的大小，再根据该物体是否移动来断定是不是目标生物。还有一种办法是直接侦测被测物体的自身红外发射，体温高于环境温度的物体在温度分布图上可以被区分出来。前者被称为主动式感测，后者是被动式探测。常见可见光摄像头或者红外摄像头理论上都是第一种方法。
热释电晶体在一定温度范围内，单位晶胞(晶体内的最小几何单元)内正负电荷中心不重合，形成偶极矩，呈现极性。当温度上升时，晶体结构中的正、负电荷构成的虚拟电偶极子热振动加大，电偶极子自发极化形成的总的平均极化强度变小，外层吸附的电子流出，形成电流。当温度下降的时候，晶体内部的电偶极子热振动变小，电偶极子自发极化形成的总的平均极化强度变大，上表面吸引电子，电压下降。释放的电荷形成了电流，可以用放大器转变成输出电压。如果红外光继续照射，热电晶体的温度升高到新的平衡值，表面电荷也就达到新的平衡浓度，不再释放电荷，也就不再有输出信号。因此热释电晶体仅在温度变化时才产生响应电流，这个特点使得热释传感器区别于其他主要热敏红外传感器。
因此，目前采用热释电传感器形成的热红外检测器通常不能检测活动图像，不能实现分辨率较高的热成像，应用范围有限，性能还有待进一步的提高。能够对静态物体实现温度检测的，往往是基于热电堆的产品，成本高昂。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，提供一种热红外检测器，用低成本的热释电元器件作为关键组件，实现包括运动和静态物体的热红外成像，显著降低成本，功耗更小。
为了解决上述问题，本发明提供了一种热红外检测器，包括：热释电传感器；液晶阵列，包括阵列排布的多个像素单元，用于通过像素单元的状态变化使得透过所述液晶阵列到达热释电传感器的红外光线发生变化。
可选的，还包括：光学组件，所述液晶阵列位于所述光学组件与所述热释电传感器之间。
可选的，所述液晶阵列的液晶像素单元被设置为以一定周期依次切换对红外光的透光状态与阻隔状态，并且相邻液晶像素单元具有不同的状态。
可选的，所述液晶阵列的液晶像素单元被设置为以一定周期依次切换对红外光的透光状态与阻隔状态，且所有的液晶像素单元具有相同的状态。
可选的，所述液晶阵列的液晶像素单元被设置为至少一行和/或一列为对红外光的阻隔状态。
可选的，所述热释电传感器包括若干阵列排列的传感单元，相邻传感单元之间设置有隔热材料。
可选的，所述传感单元的厚度在10微米以下。
可选的，还包括：滤光片，用于过滤可见光，位于所述液晶阵列的表面或者位于所述光学组件与所述液晶阵列之间。
可选的，还包括：信号处理模块，用于对所述热释电传感器的输出信号进行包含确定周期的积分运算，以消除已知周期干扰信号的影响。
可选的，所述信号处理模块被设置为按照固定周期为20ms或16.666ms对所述热释电传感器的输出信号进行积分运算。
可选的，所述热释电传感器的感应面位于所述光学组件的焦平面上。
本发明的热红外检测器通过液晶阵列的像素单元的透红外光和阻隔红外光的状态切换，使得到达热释电传感器薄表面的热红外光发生变化，实现热释电传感器上各传感单元的温度变化，从而能够持续输出检测信号。与现有的热释电检测器相比，可以实现包括运动和静态物体的热红外成像，制造成本更低，体积更小，并且，液晶阵列的状态变化所需的功耗较低。
附图说明
图1为本发明一具体实施方式的热红外检测器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的热红外检测器的具体实施方式做详细说明。
请参考图1，为本发明一具体实施方式的热红外检测器的结构示意图。
所述热红外检测器包括：光学组件101、热释电传感器103以及液晶阵列102，所述液晶阵列102位于所述光学组件101与所述热释电传感器103之间。所述光学组件101、热释电传感器103以及液晶阵列102沿同一中轴线排列。该具体实施方式中，所述热红外检测器包括内置的光学组件101。在本发明的其他具体实施方式中，热红外检测器仅包括热释电传感器103以及液晶阵列102，而光学组件101则单独设置于热红外检测器外部。
该具体实施方式中，所述光学组件101为一透镜，用于聚焦待检测物发出的红外光线，并且使得所述热释电传感器103的感应面即热释电晶片1031位于所述光学组件101的焦平面上，使得所述热释电传感器103接收到的红外光信号较强，提高灵敏度。
所述热释电传感器103由多个传感单元1034构成，包括热释电晶片1031、信号放大芯片1033以及连接所述热释电晶片1031和信号放大芯片1033导电结构1032。所述热释电晶片1031的材料可以是能够产生热释电效应的高分子薄膜、压电陶瓷或单晶材料。所述信号放大芯片1033用于对所述热释电晶片1031产生的电流信号进行放大并输出。
进一步的，在一个具体实施方式中，为了降低所述热释电传感器103的不同传感单元1034之间的热串扰，包括若干阵列排列的传感单元，相邻传感单元之间设置有隔热材料。所述隔热材料可以为树脂、氧化硅等介质材料。
为了加快热释电传感器103传感单元1034的响应时间，需要把热释电传感器103的传感单元1034的厚度限制在10微米以下，例如3微米～9微米，既能保证机械强度，又能提高响应速度。由于测量时间是有限的，提高响应速度的同时也会提高测量的精度。
所述液晶阵列102包括阵列排布的多个像素单元，用于通过像素单元的状态变化使得透过所述液晶阵列到达热释电传感器的红外光线发生变化。
在该具体实施方式中，待检测物发出的红外光经过所述光学组件101、液晶阵列102到达所述热释电传感器103，通过不断改变所述液晶阵列102内的像素单元的状态，使得透过所述液晶阵列102到达热释电传感器的红外光线发生变化，从而使得所述热释电传感器103各个传感单元1034的温度不断发生变化，从而使得所述热释电传感器103能够持续形成对于待检测物的感应信号。
在一个具体实施方式中，所述液晶阵列102的像素单元被设置为以一定周期依次切换对红外光的透光状态与阻隔状态，并且相邻液晶像素单元具有不同的状态。从而使得被测物体发射的热红外线依次透过所述像素单元或被所述像素单元阻隔，从而使得对应位置的热释电晶片1031上的传感单元的温度产生周期性变化。所述透光状态与阻隔状态的切换周期可以根据对热红外线的检测灵敏度要求进行设置。
在另一具体实施方式中，所述液晶阵列102的液晶像素单元还可以被设置为至少一行和/或一列为对红外光的阻隔状态。当所述液晶阵列102的分辨率等于或高于所述热释电传感器103的分辨率时，即所述液晶阵列102单位面积内的像素单元数量等于或高于所述热释电传感器103单位面积内的传感单元数量时，将所述液晶阵列102的至少一行以上或/和一列的像素单元设置为对红外光的阻隔状态，阻止热辐射到达所述热释电传感器103，以降低所述热释电传感器103的不同传感单元1034之间的热串扰。
在被测物体和环境温差极低的情况下，可以降低分辨率。例如，在本发明的另一具体实施方式中，所述液晶阵列102的像素单元还可以被设置为以一定周期依次切换对红外光的透光状态与阻隔状态，且所有的液晶像素单元具有相同的状态，即所述液晶阵列102的所有像素单元同时以一定周期在对红外光透光状态以及同时对红外光阻隔状态之间切换，以调整所述热释电传感器103对温度差异的敏感度。后续可以通过数字滤波算法，得出温度分布图。
在正常场合，可见光导致的热效应是热释电传感器103的最多的干扰来源，因此在本发明的一个具体实施方式中，所述液晶阵列102的表面具有截止波长为750nm的滤光片，能够有效滤除可见光。所述滤光片可以位于所述液晶阵列102的一侧或两侧表面。在其他具体实施方式中，所述滤光片也可以单独设置于所述液晶阵列102及光学组件101之间。
由于热释电传感器产生的信号极其微弱，一般热源下的输出通常都是微伏级的，热释电传感器产生的信号到达信号处理模块时，常常会被噪声信号淹没。这些噪声信号的幅度和热释电信号相当，甚至更大，同时频率也相差不多，因此常见的滤波算法，例如低通滤波，卡尔曼滤波方法等均无法有效进行滤波。
在本发明的另一具体实施方式中，所述热红外检测器还包括信号处理模块，用于对所述热释电传感器103的输出信号进行滤波运算如积分运算，以消除交流电干扰信号的影响。例如，由于室内环境或者电路板上还是充斥着50Hz和/或60Hz的交流电干扰信号，与非常微弱的测量信号的频率很接近，很难完全排除。因此，对于所述热释电传感器103的输出信号进一步进行滤波运算，如积分运算，可以有效去除所述交流电干扰信号。本发明的具体实施方式中，所述信号处理模块被配置为能够采用一种基于已知噪声频率的整周期积分滤波方法，低成本高效率滤除已知频率噪声的影响。
具体的，假定有热释电传感器103输出的被测信号s(t)，周期未知；假定有干扰信号noise(t)为周期信号，周期为T，满足C为常实数
换成离散形式：
每个序列的采样时间间隔是Δ，满足(m+1)·Δ＝T，Nn是对noise(t)的第n+1次采样。
假设被测信号在t0,t1,t2……tn依次采样，采样得到的信号序列S0,S1,S2…..Sn，这个信号序列其实是噪声和真实信号的叠加。
Sn＝Nn+RSn，RSn代表真实信号(real signal)第n+1次采样。
每个序列的采样时间间隔是Δ，只要选定一个系数k，满足(k+1)·Δ＝T
从t0时刻开始，选取每k+1个连续数据项累加(数学上等同积分)
后面的一项就是实际被测信号的定积分，由于周期为T，通常称之为整周期积分。很明显，A0，A1，A2……值和噪声信号完全无关。
实际上对于正弦函数和余弦函数，C＝0，对于C不为零的周期函数，实际上可以通过实际校准消除影响，后面为了叙述简便，默认C＝0。
对于任意已知噪声信号周期的信号来说，整周期积分就好像一个无比准确的滤波器，滤除噪声信号。
把积分结果除以k，得到被测信号在T期间的平均值。被测信号频率比较低的时候可以直接采用这个值。
上面一连串的A0,A1,A2……这个离散数列对应的连续函数就是a(t)。显然这个函数是s(t)的不定积分，对a(t)进行微分计算就是s(t)，可以看出，这是去除了噪声信号的真实信号rs(t),对应离散序列的数据处理方法不赘述。
进一步，如果已知有多个噪声源，彼此的周期不一样，分T1,T2,T3…..可以先对一种周期为T1的噪声进行整周期积分进行滤波，得到一个数字序列，经过微分变换，再对周期T2的噪声进行整周期滤波，如此反复，最终对所有已知周期的噪声进行整周期滤波并得到真实信号。
在本发明的一个具体实施方式中，针对最常见的50Hz、60Hz的干扰信号，所述信号处理模块被设置为按照固定周期为20ms或16.666ms，对所述热释电传感器的输出信号进行整周期积分运算。
上述热红外检测器通过液晶阵列的像素单元的透红外光和阻隔红外光的状态切换，使得到达热释电传感器薄表面的热红外光发生变化，实现热释电传感器上各传感单元的温度变化，从而能够持续输出检测信号。与现有的热释电检测器相比，本发明的热红外检测器的制造成本较低，体积较小，并且，液晶阵列的状态变化所需的功耗较低，而且可以低成本高效率滤除已知频率噪声的影响
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。