[实用新型]一种基于铁路车辆红外探测的光子探测器校准装置

说明书

本实用新型公开了一种基于铁路车辆红外探测的光子探测器校准装置，属于铁路安全监控领域。该装置包括：光子探测器、放大处理电路、比较电路、制冷控制模块、上位机、保护门和环温传感器。保护门安装在光子探测器外，并连接上位机；光子探测器的输出端分别连接放大处理电路和制冷控制模块，同时连接上位机，放大处理电路连接比较电路，比较电路将光子探测器的输出传递给上位机；环温传感器和上位机连接；上位机同时连接制冷控制模块。光子探测器，由N个探测敏感元、至少一个校准敏感元、半导体制冷片、陶瓷基片、热电制冷器、封装外壳和探测窗口组成。本实用新型将漂移降到最低，减少故障点，提高系统的可靠性，实现系统的连续和稳定探测。

技术领域

本实用新型属于铁路安全监控领域，具体是一种基于铁路车辆红外探测的光子探测器校准装置。

背景技术

在铁路安全监控领域，列车在运行过程中有多个部件需要监控，比如轴箱、刹车盘、牵引电机和齿轮箱等；当这些部件发生故障时，往往会伴随出现严重发热现象。

铁路车辆红外探测相关系统运用红外探测技术对关键的运行部件进行探测和过热预警。最常见的是采用光子探测器进行探测，光子探测器对信号的处理采用的是直流耦合的方式。直流耦合的方式简单可靠，但放大之后的输出电压会存在漂移。如果漂移过大，会直接影响探测的精度，影响系统的正常运行。

光子探测器输出电压漂移的主要来源包括器件敏感元自身、放大处理电路和电源。器件敏感元自身漂移所引起的输出漂移占总漂移量的比重较大，约为95％；校零电路的漂移占4.9％。为了降低漂移，目前的系统采用了类似于相机快门的挡板作为校准背景，利用校零电路实现探测输出的校零。但是采用挡板和校零电路结合的校准方法，存在以下几个问题：

1、挡板是外置的机械结构，很难集成化、小型化；

2、挡板的运行需要电机、连轴支架等机械部件和挡板控制电路，在使用过程中易发生问题打不开或关不上，导致出现系统探测故障；

3、挡板一般置于红外探头外部，温度变化快，影响探测的精准度。

4、校零电路存在一定漂移，在保持状态出现问题会直接影响探测器输出电压。

实用新型内容

本实用新型为了解决铁路车辆红外探测系统采用挡板加校零电路进行校准时所存在的问题，实现连续、低漂移和可靠的探测，提供了一种基于铁路车辆红外探测的光子探测器校准装置。

所述的校准装置包括：光子探测器、放大处理电路、比较电路、制冷控制模块、上位机、保护门和环温传感器；

保护门安装在光子探测器外，并连接上位机；光子探测器的输出端分别连接放大处理电路和制冷控制模块，同时连接上位机，放大处理电路连接比较电路，比较电路将光子探测器的输出传递给上位机；环温传感器和上位机连接；上位机同时连接制冷控制模块。

所述的光子探测器，由N个探测敏感元、至少一个校准敏感元、半导体制冷片、陶瓷基片、热电制冷器、封装外壳和探测窗口组成；其中，N≥1。

封装外壳承载探测敏感元、校准敏感元、半导体制冷片和热电制冷器等部件，和探测窗口一起实现密封。

所有的校准敏感元和探测敏感元共用同一片材料光刻而成，且集成在同一块陶瓷基片上，所有的校准敏感元均对准半导体制冷片并被覆盖，单独探测半导体制冷片；半导体制冷片采用陶瓷支架支撑，通过热沉连接到封装外壳，同时半导体制冷片连接外置的制冷控制模块。N个探测敏感元按列直线排布或者分散排布在陶瓷基片上，陶瓷基片固定于热电制冷器上方，热电制冷器直接贴装在封装外壳的底部，连接外置的制冷控制模块。任何状态下，上位机实时通过制冷控制模块对半导体制冷片和热电制冷器分别进行制冷控制。

放大处理电路对N个探测敏感元和校准敏感元的信号分别进行放大、滤波和整形处理后，并传输给比较电路对两者的输出电压进行比较；并传输给上位机。