MEMS热电堆的响应时间检测方法及系统与流程

本发明涉及一种响应时间检测方法及系统，尤其是一种mems热电堆的响应时间检测方法及系统。

背景技术：

1、mems(micro-electro-mechanical system)热电堆属于非接触式测温，是一种可将电磁辐射转变为电信号的器件。由于mems热电堆的非接触性，在测量物体表面温度时，由于不需要接触被测物体，因此，不会导致物体周围温度场的改变，并且在测量时，受空气或环境温度变化的影响较小。发展至今，热电堆已经广泛应用于军事、医疗、农业、安防等多个领域，响应时间作为热电堆的一个重要物理量，对热电堆的性能具有很大的影响。

2、目前，对mems热电堆响应时间的测量需要基于黑体辐射源、斩波器、水冷装置等设备搭建一套复杂的测量系统，然而斩波器的遮挡区域和透光区域具有一定的面积，其按某频率工作时会消耗一定的时间，而测试所得的器件响应时间无法排除斩波器的工作耗时，导致测试结果存在较大误差。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种mems热电堆的响应时间检测方法及系统，其能实现对mems热电堆响应时间的高精度检测，稳定性高，与现有工艺兼容，检测成本低。

2、按照本发明提供的技术方案，所述mems热电堆的响应时间检测方法，所述检测方法包括：

3、提供待检测的mems热电堆，并在所述mems热电堆的红外吸收区内集成用于提供响应时间检测所需热源的检测加热器，其中，在红外吸收区内，所述检测加热器位于mems热电堆内热偶热端的区域内，且检测加热器与mems热电堆内热偶的热端对应邻近；

4、驱动检测加热器工作，以将检测加热器配置作为热源，其中，检测加热器工作所产生的热量传递至mems热电堆内热偶的热端，以驱动mems热电堆响应工作；

5、获取mems热电堆基于检测加热器所传递热量下的响应输出电压；

6、基于所采集获取mems热电堆的响应输出电压，确定所述mems热电堆的响应时间。

7、对mems热电堆内的热偶，包括若干依次串接的热偶条对，其中，

8、热偶支撑于一衬底上，在衬底上设置若干均匀分布的热偶条分布区，热偶内的热偶条对分布于相应的热偶条分布区内；

9、对任一热偶条对，包括一n型热偶条以及一p型热偶条，所述n型热偶条与p型热偶条在衬底上呈堆叠分布；

10、n型热偶条的热端、p型热偶条的热端位于红外吸收区内，n型热偶条的冷端以及p型热偶条的冷端位于红外吸收区外；

11、一热偶对内，n型热偶条的热端通过热偶条热端连接体与p型热偶条的热端导电连接。

12、对所述检测加热器，包括若干加热器主体以及分布于加热器主体上的加热分支体，其中，

13、加热器主体与热偶条分布区呈一一正对应，一加热器主体上的加热分支体伸入与所在加热器主体正对应的热偶条分布区内；

14、伸入热偶条分布区内的一加热分支体，位于所在热偶条分布区内相应相邻的两个热偶条对之间，且所述加热分支体与所邻近热偶条对内n型热偶条的热端以及p型热偶条的热端正对应。

15、对任一加热器主体，在与所述加热器主体正对应的热偶条分布区内，任一热偶条对的热端与加热器主体间的距离为1μm～6μm。

16、对任一加热分支体，与所述加热分支体相应邻近热偶条对的距离为1μm～6μm。

17、对任一加热器主体，所述加热器主体利用主体绝缘传热体与所正对应热偶条分布区内所有热偶条对的热端和/或热偶条热端连接体导热接触，其中，

18、所述主体绝缘传热体包裹在加热器主体上；

19、一加热器主体与包裹所述加热器主体的主体绝缘传热体具有加热传热第一高度，所述加热传热第一高度与导热接触的热偶条对的高度适配。

20、对任一加热分支体，所述加热分支体利用分支体绝缘传热体与所相应相邻热偶条对的热端侧面导热接触，其中，

21、所述分支体绝缘传热体包裹在加热分支体上；

22、一加热分支体与包裹所述加热分支体的分支体绝缘传热体具有加热传热第二高度，所述加热传热第二高度与导热接触的热偶条对的高度适配。

23、利用一脉冲电压发生器驱动检测加热器工作，其中，

24、所述脉冲电压发生器产生一脉冲电压信号驱动检测加热器工作；

25、对mems热电堆的响应输出电压，获取所述响应输出电压的方式包括利用示波器采集。

26、对脉冲电压发生器，包括依次连接的交流电压电源、变压器电路、桥式整流电路、施密特触发电路、电平转换电路以及变频电路，其中，

27、交流电压电源用于提供220v 50hz的交流电压。

28、一种mems热电堆的响应时间检测系统，包括

29、mems热电堆，在所述mems热电堆的红外吸收区内集成用于提供响应时间检测所需热源的检测加热器，其中，在红外吸收区内，所述检测加热器位于mems热电堆内热偶热端的区域内，且检测加热器与mems热电堆内热偶的热端对应邻近；

30、检测加热器驱动器，用于驱动检测加热器工作，以将检测加热器配置作为热源，其中，检测加热器工作所产生的热量传递至mems热电堆内热偶的热端，以驱动mems热电堆响应工作；

31、响应输出电压获取器，用于获取mems热电堆基于检测加热器所传递热量下的响应输出电压；

32、响应时间分析处理器，用于对所采集获取mems热电堆的响应输出电压处理，以在处理后确定所述mems热电堆的响应时间。

33、本发明的优点：将检测加热器集成在mems热电堆内，并可配置作为响应时间检测时的热源，利用与加热分支体配合的支体绝缘传热体以及与加热器主体配合的主体绝缘传热体进行热传递，可使得热偶条的热端获得更大的热能，且检测加热器向mems热电堆内热端的热量传递时间更小，提高mems热电堆的检测响应，降低响应时间误差。

34、基于检测加热器的热源响应时间检测，可避免由于斩波器的测量时，由于斩波器叶片转动导致的时间误差，以及斩波器长期工作中叶片由于磨损导致的频率不一致和采样点间隔大的问题，提高响应时间检测的精度与稳定性。

35、将检测加热器集成在mems热电堆内时，与现有mems工艺以及cmos工艺兼容，整个响应时间检测系统，易于搭建，可操作性强，测量准确、稳定性好等优点。

技术特征：

1.一种mems热电堆的响应时间检测方法，其特征是，所述检测方法包括：

2.根据权利要求1所述mems热电堆的响应时间检测方法，其特征是：对mems热电堆内的热偶，包括若干依次串接的热偶条对，其中，

3.根据权利要求2所述mems热电堆的响应时间检测方法，其特征是：对所述检测加热器，包括若干加热器主体以及分布于加热器主体上的加热分支体，其中，

4.根据权利要求3所述mems热电堆的响应时间检测方法，其特征是：对任一加热器主体，在与所述加热器主体正对应的热偶条分布区内，任一热偶条对的热端与加热器主体间的距离为1μm～6μm。

5.根据权利要求3所述mems热电堆的响应时间检测方法，其特征是：对任一加热分支体，与所述加热分支体相应邻近热偶条对的距离为1μm～6μm。

6.根据权利要求3所述mems热电堆的响应时间检测方法，其特征是：对任一加热器主体，所述加热器主体利用主体绝缘传热体与所正对应热偶条分布区内所有热偶条对的热端和/或热偶条热端连接体导热接触，其中，

7.根据权利要求3所述mems热电堆的响应时间检测方法，其特征是：对任一加热分支体，所述加热分支体利用分支体绝缘传热体与所相应相邻热偶条对的热端侧面导热接触，其中，

8.根据权利要求1至7任一项所述mems热电堆的响应时间检测方法，其特征是：利用一脉冲电压发生器驱动检测加热器工作，其中，

9.根据权利要求8所述mems热电堆的响应时间检测方法，其特征是：对脉冲电压发生器，包括依次连接的交流电压电源、变压器电路、桥式整流电路、施密特触发电路、电平转换电路以及变频电路，其中，

10.一种mems热电堆的响应时间检测系统，其特征是，包括

技术总结
本发明涉及一种MEMS热电堆的响应时间检测方法及系统。其检测方法包括：提供待检测的MEMS热电堆，并在所述MEMS热电堆的红外吸收区内集成用于提供响应时间检测所需热源的检测加热器；驱动检测加热器工作，以将检测加热器配置作为热源，其中，检测加热器工作所产生的热量传递至MEMS热电堆内热偶的热端，以驱动MEMS热电堆响应工作；获取MEMS热电堆基于检测加热器所传递热量下的响应输出电压；基于所采集获取MEMS热电堆的响应输出电压，确定所述MEMS热电堆的响应时间。本发明能实现对MEMS热电堆响应时间的高精度检测，稳定性高，与现有工艺兼容，检测成本低。

技术研发人员：向泽清,丁雪峰,毛海央
受保护的技术使用者：无锡物联网创新中心有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12