一种热电堆红外探测装置的制作方法

本实用新型涉及红外探测领域，更具体地说，涉及一种热电堆红外探测装置。

背景技术：

热电堆红外传感器是利用其热结区和冷结区之间的温度梯度效应实现红外探测。具体的，当外界红外辐射照射到热电堆红外传感器的吸收区时，吸收区吸收红外辐射并将其转换成热能，在其热结区和冷结区就会产生一个温度梯度，并通过热电偶材料的塞贝克效应将温度梯度转换成电压信号输出。

现有的热电堆红外传感器均为单感应芯片的热电堆红外传感器，这类传感器探测精度低，只能在非常有限的距离进行红外辐射探测，对远距离的人体探测信号不能探测或者探测信号非常弱。而且由于感应芯片非常小，透镜的每个聚焦点无法准确聚焦到感应芯片上，进一步降低传感器的探测精度。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种热电堆红外探测装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种热电堆红外探测装置，包括底座、分开设置在所述底座上的多个感应单元和信号处理单元、设置在所述底座上的管帽；

所述管帽与所述底座封装在一起以形成可用于容纳所述多个感应单元和所述信号处理单元的容纳空间，所述管帽对应所述多个感应单元的感应方向设有感应窗口；

所述多个感应单元通过所述感应窗口吸收外界红外辐射，并将所述外界红外辐射转换为电信号输出；

所述信号处理单元与所述多个感应单元分别电连接，并将所述多个感应单元输出的所述电信号进行转换处理后通过第一端输出第一信号；

所述多个感应元件还相互串联连接并在串联连接后与所述信号处理单元电连接，通过所述信号处理单元的第二端输出第二信号。

在一实施例中，所述多个感应元件包括四个感应元件。

在一实施例中，所述四个感应元件成两行排列。

在一实施例中，所述四个感应元件成等间隔排列。

在一个实施例中，还包括：套设在所述管帽的周缘、以减少环境温度影响的热沉件。

在一个实施例中，所述热沉件包括铝套，所述铝套以过盈套设在所述管帽的周缘。

在一个实施例中，还包括：设置在所述多个感应单元的感应方向上以汇聚外界红外辐射信号至所述多个感应单元的感应面上的聚焦单元。

在一个实施例中，所述聚焦单元包括菲涅尔透镜；

所述菲涅尔透镜罩设在所述管帽的外围。

在一个实施例中，所述底座包括：朝向所述管帽且凸出所述底座表面的支撑件；

所述多个感应单元和所述信号处理单元设置在所述支撑件上。

在一个实施例中，还包括：设置在所述多个感应单元与所述支撑件之间、所述信号处理单元与所述支撑件之间、以使所述多个感应单元与所述支撑件、所述信号处理单元与所述支撑件绝缘隔离的绝缘件。

在一个实施例中，所述绝缘件包括陶瓷垫片或者硅垫片。

在一个实施例中，所述信号处理单元包括：基板以及设置在所述基板上的模拟前端芯片，与连接所述模拟前端芯片电连接的第一连接点、第二连接点、第三连接点和第四连接点；

所述基板设置在所述支撑件上；

所述模拟前端芯片分别接收所述多个感应元件输出的电信号并对所述电信号进行转换处理后通过所述第三连接点输出所述第一信号；

所述模拟前端芯片与相互串联连接的所述多个感应元件连接后通过所述第四连接点输出所述第二信号；

所述第一连接点用于输入电源，所述第二连接点接地。

在一个实施例中，所述模拟前端芯片通过cob封装在所述基板上。

实施本实用新型的热电堆红外探测装置，具有以下有益效果：包括底座、分开设置在底座上的多个感应元件和信号处理单元、设置在底座上的管帽；管帽与底座封装在一起以形成可用于容纳多个感应元件和信号处理单元的容纳空间，管帽对应多个感应元件的感应方向设有感应窗口；多个感应元件通过感应窗口吸收外界红外辐射，并将外界红外辐射转换为电信号输出；信号处理单元与多个感应元件分别电连接，并将感应元件输出的电信号进行转换处理后通过第一端输出第一信号；多个感应元件还相互串联连接并在串联连接后与信号处理单元电连接，通过信号处理单元的第二端输出第二信号。该热电堆红外探测装置在其内部集成信号处理单元，通过多个感应单元探测不同区域，实现探测面积增大，提高探测精度，可实现远距离的红外探测，且稳定性好。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型实施例提供的热电堆红外探测装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的热电堆红外探测装置的部分结构俯视图；

图3是本实用新型实施例提供的热电堆红外探测装置的部分电路示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图进行详细说明。

参考图1，为本实用新型实施例提供的热电堆红外探测装置的结构示意图。该热电堆红外探测装置可以减少外部电路噪声的影响，还能简化外部电路，同时还可以避免噪声的放大，增加输出信号的电压主，可实现更远距离的探测，探测精度更高。

具体的，如图1所示，该热电堆红外探测装置包括底座10、分开设置在底座10上的多个感应单元20和信号处理单元30、设置在底座10上的管帽40。

管帽40与底座10封装在一起以形成可用于容纳多个感应单元20和信号处理单元30的容纳空间，管帽40对应多个感应单元20的感应方向设有感应窗口41。

在一些实施例中，多个感应单元20通过感应窗口41吸收外界红外辐射，并将外界红外辐射转换为电信号输出。具体的，当外界红外辐射照射到该热电堆红外探测装置上时，外界红外辐射通过感应窗口41进入到管帽40内，并投射到多个感应单元20的感应面上，多个感应单元20的感应面上的吸收区即将外界红外辐射吸收并将其转换成相应的热能，所转换的热能在其热结区和冷结区会产生一个与该热能对应的温度梯度，并通过多个感应单元20将该温度梯度转换成相应的电信号输出，该电信号直接传送至与该多个感应单元20电连接的信号处理单元30，由信号处理单元30将该电信号进行转换处理后输出。

进一步地，本实用新型实施例的多个感应单元20所输出的电信号未输出至外部电路之前，先直接由集成在热电堆红外探测装置内的信号处理单元30进行相应的转换处理后再输出，信号处理单元30与多个感应元件20分别电连接，并将感应元件20输出的电信号进行转换处理后通过第一端输出第一信号；多个感应元件20还相互串联连接并在串联连接后与信号处理单元30电连接，通过信号处理单元30的第二端输出第二信号。多个感应原件的结构部署，实现更大的探测面积，每个感应单元单独信号输出，对目标更精确的探测，多感应元件串联输出，不同时间的探测差实现人体移动的探测，等于在一个热电堆传感器实现了多个热电堆传感器和一个热释电传感器的组合功能。而通过上述的整理的信号处理结构，可以有效减少外部电路噪声的影响，简化外部电路，避免噪声放大，增加该输出电信号的电压，实现更远距离的探测。

在一实施例中，多个感应元件20包括四个感应元件20。具体的，通过四个感应元件进行多个不同区域的探测，同时经过四个感应元件串联，实现对移动物体的探测。

在一实施例中，四个感应元件20成两行排列。具体的，为了使结构排列节省空间，且能够达到最优的扩大区域的探测结果，同时在对移动物体探测时，能够实现多方位的移动物体的移动探测，将四个感应元件两两排列，形成两行两列的矩阵排列。

在一实例中，四个感应元件20成等间隔排列。具体的，为了保证结构排列节省空间的同时，保证感应元件之间互不干扰，四个感应元件保持一定间隔排列，且其相互间隔可以为等距间隔。

本实用新型实施例中，该底座10包括：朝向管帽40且凸出底座10表面的支撑件11；多个感应单元20和信号处理单元30设置在支撑件11上。可以理解地，支撑件11具体朝向管帽40的顶部(即设有感应窗口41的一端)。进一步地，该支撑件11与多个感应单元20和信号处理单元30接触的一面为平台状，且平台状的尺寸以可放置多个感应单元20和信号处理单元30为参考，即可大于或等于多个感应单元20和信号处理单元30的外围尺寸，进而达到多个感应单元20和信号处理单元30可稳定设置在支撑件11的平台面上。

进一步地，本实用新型实施例的支撑件11与底座10为一体结构。

进一步地，本实用新型实施例的底座10还包括：设置在多个感应单元20与支撑件11之间、信号处理单元30与支撑件11之间、以使多个感应单元20与支撑件11、信号处理单元30与支撑件11绝缘隔离的绝缘件70。可选的，该绝缘件70可以包括一个或者多个，当为一个绝缘件70时，多个感应单元20和信号处理单元30均设置在该绝缘件70上；当为多个绝缘件70时，多个感应单元20和信号处理单元30分别设置在对应的绝缘件70上。

可选的，该绝缘件70包括但不限于陶瓷垫片或者硅垫片。通过设置该绝缘件70可以达到多个感应单元20与底座10绝缘，信号处理单元30与底座10绝缘，同时还可以达到散热的效果。

进一步地，绝缘件70可以采用smt的方式贴设在支撑件11朝向管帽40顶部的一面，或者采用双面粘直接将绝缘件70贴设在支撑件11朝向管帽40顶部的一面。当然，可以理解地，绝缘件70还可以采用其他方式贴设在支撑件11上，只要能达到使绝缘件70固定在支撑件11上即可。

进一步地，多个感应单元20可以采用smt的方式贴设在绝缘件70上，或者采用双面粘直接将多个感应单元20贴设在绝缘件70上。当然，可以理解地，多个感应单元20还可以采用其他方式贴设在绝缘件70上，只要能达到使多个感应单元20固定在绝缘件70上即可。

进一步地，信号处理单元30可以采用smt的方式贴设在绝缘件70上，或者采用双面粘直接将信号处理单元30贴设在绝缘件70上。当然，可以理解地，信号处理单元30还可以采用其他方式贴设在绝缘件70上，只要能达到使信号处理单元30固定在绝缘件70上即可。

可选的，如图1所示，该底座10还包括分开设置并相互绝缘的第一管脚12和第二管脚13。如图1所示，第一管脚12和第二管脚13穿入管帽40所形成的容纳空间内的一端分别与信号处理单元30连接，以将信号处理单元30转换处理后的信号输出至外部电路。进一步地，该第一管脚12和第二管脚13与该底座10为一体结构。需要说明的是，图1仅示出了两个管脚的情况，在实际应用中底座10上的管脚可根据电路的实际需求或者产品的需求需求确定，如可以为三个、四个、五个等。

可选的，本实用新型实施例中，该底座10为金属封装底座10。进一步地，该底座10可以为to底座10，例如，可以采用to46、to5、to39等底座10。采用to底座10可以为改善热平衡，减少热干扰。

在该实施例中，感应窗口41设置在管帽40的顶部。作为选择，该感应窗口41包括用于阻隔设定光线的滤光片，且该滤光片设置在管帽40的内侧面。进一步地，滤光片的外周尺寸大于感应窗口41的内周尺寸。其中，感应窗口41的大小以不小于多个感应单元20的感应面积为基准，即感应窗口41的内周尺寸不小于多个感应单元20的感应面积。作为选择，滤光片可以通过导电胶固定在管帽40上，也可以通过过盈配合固定在管帽40上。

在其他实施例中，滤光片可以采用没有滤光作用的硅片替代，当在感应窗口41处设置的是没有滤光作用的硅片时，一般可在多个感应单元20的感应面上点胶水，且胶水中混合有滤光颗粒，通过滤光颗粒阻隔设定光线。

在该实施例中，管帽40优选为中空的圆柱状、正方体状或者长方体状。在一些其他实施例中，管帽40还可以为中空的圆台状，感应窗口41设置在圆台的顶面。将管帽40设置成中空的圆台状，可以使多个感应单元20能够感应到更多的光线。在此需要说明的是，管帽40还可以设计为其他不规则形状，只要是满足罩设在多个感应单元20外围的形状均可。

进一步地，该管帽40为不透光的金属管帽40，该金属管帽40可与底座10形成密闭的封装结构，以将多个感应单元20和信号处理单元30封装在金属管帽40与底座10形成的密闭空间内，从而避免多个感应单元20受光线的干扰，也可以避免多个感应单元20受到外物的破坏。该实施例中，管帽40还可以设置为平窗结构或者斜窗结构，具体可以根据客户端需求确定，本实用新型不作具体限定。

进一步地，该热电堆红外探测装置还包括：套设在管帽40的周缘、以减少环境温度影响的热沉件50。可选的，该热沉件50包括铝套，铝套以过盈套设在管帽40的周缘。如图2所示，该铝套套设在管帽40的周绝缘。通过在管帽40的外周缘套设一圈铝套，可以增加热电堆红外探测装置的热容，从而减少环境温度对热电堆红外探测装置的影响，使得热电堆红外探测装置的稳定性更好，进一步提高热电堆红外探测装置的探测精度。

进一步地，如图2和图3所示，本实用新型实施例信号处理单元30包括：基板32以及设置在基板32上的模拟前端芯片31(afe(analogfrontend)芯片)。其中，基板32上设有连接模拟前端芯片31电连接的第一连接点311、第二连接点312、第三连接点313和第四连接点314；基板32设置在支撑件11上；模拟前端芯片31分别接收多个感应元件20输出的电信号并对电信号进行转换处理后通过第三连接点311输出第一信号；模拟前端芯片31与相互串联连接的多个感应元件20连接后通过第四连接点312输出第二信号；第一连接点313用于输入电源，第二连接点314接地。通过多路信号输出，实现更精确的探测。

可选的，该基板32可以为pcb板。

进一步地，该模拟前端芯片31通过cob封装在基板32上。可以理解地，本实用新型通过在热电堆红外探测装置的内部集成afe芯片，并采用cob封装的方式将afe芯片封装在pcb板上，可以使得多个感应单元20产生的电信号可直接进入afe芯片，由afe芯片直接进行adc处理，将所产生的电信号增大1000倍或者以上，进而实现了减少外部电路噪声的影响，简化外部电路的目的。同时，由于使用afe芯片进行adc处理后再输出，并使用cob方式封装在pcb板上，可以有效降低成本；进一步地，热电堆红外探测装置输出信号至外部电路之前，先在其内部对信号进行放大，从而避免了噪声的放大，增加输出信号的电压，实现了更远距离的探测，提高了该热电堆红外探测装置的探测精度。

进一步地，该热电堆红外探测装置还包括：设置在多个感应单元20的感应方向上以汇聚外界红外辐射信号至多个感应单元20的感应面上的聚焦单元60。

可选的，该聚焦单元60包括菲涅尔透镜，该菲涅尔透镜罩设在管帽40的外围。具体的，如图1所示，该菲涅尔透镜不仅将管帽40罩设在其中，还将套设在管帽40外周缘的铝套也罩设在其内部。需要说明的是，本实用新型实施例的菲涅尔透镜是根据该热电堆红外探测装置的封装高度、封闭结构等设置的，其与是该热电堆红外探测装置的一部分，作为该热电堆红外探测装置成品的一部分与其他部分成套出售。通过设置该菲涅尔透镜可以确保通过透镜聚焦的红外辐射信号充分聚焦到多个感应单元20的感应面上，达到更好的接收到感应面的红外辐射信号，实现更元距离的探测，进而达到准确聚焦的效果。

进一步地，如图1所示，该菲涅尔透镜可以设置为凸台状态，也可以设置为平台状或者圆台状，本实用新型不作具体限制。

以上实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据此实施，并不能限制本实用新型的保护范围。凡跟本实用新型权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。