[实用新型]一种基于电流式的快速响应热释电探测器

说明书

技术领域

本实用新型涉及红外探测技术领域，尤其涉及一种基于电流式的快速响应热释电探测器。

背景技术

在自然界，任何高于绝对温度(-273k)的物体都将产生红外光谱，不同温度的物体释放的红外能量的波长是不一样的，因此红外波长与温度的高低是相关的，而且辐射能量的大小与物体表面温度有关。热释电探测器是一种基于红外热辐射原理制成的通过检测红外线来探测人或物体的探测器，广泛地用于辐射和非接触式温度测量、红外光谱测量、激光参数测量、工业自动控制、空间技术、红外摄像中。

目前国内外广泛应用的热释电探测器为电压模式，电压式热释电探测器结构较简单。传感器主要由滤光片、热释电灵敏芯片、结型场效应管JFET 等组成。在电压模式下，从热释电灵敏芯片上产生的热释电电流对芯片电容充电，电压信号则是由一个简单的源极跟随器(JFET，门电阻和一个外部的源极电阻)输出，信号大小接近1:1输出。

电压型热释电探测器结构虽然简单，但存在诸多问题和缺点，比如：

1、电压模式热释电探测器的电压信号以1:1放大倍数输出，信号幅度小，容易受各种噪声，热源以及光源的干扰；

2、电压模式下，热释电探测器的电响应时间常数由热释电芯片的电容值CP和门电阻的阻值RG计算而得，响应时间大，响应速率慢。且受热释电芯片尺寸限制，为保证性能，不可能通过改变材料和电路参数进行改善；

3、其最大的响应率是在典型的调制频率之外获得，低频干扰低至几毫赫兹会被传递，所以探测器需要静置几十秒来稳定，稳定时间过长；

4、采用结型场效应管的电压模式热释电探测器高温环境的稳定性表现较弱，且电压模式电路所采用的门电阻阻值非常高，热冲击和温度波动会造成温漂现象，需采用反向串联或并联热释电芯片来进行热补偿。但是由于并联补偿成倍增大了输入端的等效电容，从而又增大了探测器的响应时间，同时造成了探测器输出信号的衰减。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于电流式的快速响应热释电探测器。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于电流式的快速响应热释电探测器，包括内部中空的封装管壳、滤光片F和线路板。所述封装管壳包括管帽和底座，所述滤光片F镶嵌设置在所述管帽上表面开设的窗口内，所述管帽扣合在所述底座上，并与所述底座形成内部中空的密封结构，所述线路板设置在所述底座上并位于所述密封结构内，所述线路板上设有电流式单元电路，且所述电流式单元电路位于所述滤光片F的正下方，所述电流式单元电路的正电源输入端与外部电源正极V+电连接，负电源输入端与外部电源正极V-电连接，所述电流式单元电路的输出端对外输出探测信号。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种基于电流式的快速响应热释电探测器，采用电流式单元电路，抗外界噪声干扰的能力强，可以实现对外界红外辐射的快速响应，开机预热和信号稳定时间缩短。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

进一步：所述管帽表面镀有镍层，所述底座表面镀有金层。

上述进一步方案的有益效果是：通过镀镍可以提高表面抗腐蚀性和抗氧化性，通过在所述底座上镀金可以提高底座的稳定性和抗氧化性。

进一步：所述电流式单元电路包括热释电感应电路和放大反馈电路，所述热释电感应电路电连接在所述放大反馈电路的两个输入端之间，所述放大反馈电路的输出端对外输出探测信号。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述热释电感应电路可以针对穿过所述滤光片F的红外线产生感应电流，并输出至所述放大反馈电路进行放大处理，提高抗外界噪声干扰能力，并通过调节反馈组件的参数值以提高探测器的响应时间、开机预热时间和信号稳定时间。

进一步：所述热释电感应电路采用弛豫铁电单晶PIMNT热释电芯片U。

上述进一步方案的有益效果是：弛豫铁电单晶PIMNT具有较高的热释电性能，能够提高探测的精度。

进一步：所述放大反馈电路包括运算放大器A、反馈电阻R_f和反馈电容 C_f，所述运算放大器A的正电源输入端与外部电源正极V+电连接，负电源输入端与外部电源正极V-电连接，所述热释电感应电路连接在所述运算放大器A的同相输入端和反相输入端之间，所述反馈电阻R_f和反馈电容C_f并联在所述运算放大器A的反相输入端和输出端之间，所述运算放大器A的同相输入端接地，输出端对外输出探测信号。