[发明专利]红外热电堆温度传感器及其自测试、自诊断和容错的方法

说明书

本发明公开了一种的具有自测试、自诊断和容错功能的红外热电堆温度传感器及其自测试、自诊断和容错的方法，实现了红外热电堆温度传感器在片上激励下的自测试、自诊断和容错。其特点是将热电堆结构分割为对称的四部分区域，在片上热阻的激励下，四部分区域的响应后的四组电信号经过算法处理，判断红外热电堆温度传感器是否存在故障；如果存在故障，通过另外的算法诊断当前故障类型，是否可以容错；当故障类型支持容错时，用冗余的方法将故障所在区域剔除，以剩余区域的响应电压重新定义响应率。从而实现了对红外热电堆温度传感器的自测试、自诊断和容错。减少了使用片外高精度设备产生的测试和诊断费用，提高了良率，节约了成本。

技术领域

本发明涉及一种温度传感器，特别是涉及一种具有自测试、自诊断和容错功能的红外热电堆温度传感器及其自测试、自诊断和容错的方法。

背景技术

红外热电堆温度传感器或红外热电堆探测器是一种非接触式和非制冷型的红外探测器，相对于其他红外探测器来说具有能够主要检测恒定辐射量，可对静态物体进行探测输出信号，无需偏置电压，测试放大电路简单和制备成本低等优点，因此在军用领域和民用领域得到了较为广泛的应用。

随着半导体制造工艺的发展，在微电子制造工艺基础上吸收融合其它加工工艺技MEMS技术逐渐发展起来。同时在器件工艺得到迅速发展的今天，MEMS技术几乎应用到了各个领域，尤其是要求小尺寸、高精度、高可靠性及低功耗的高科技领域，给人类的生活产生了巨大的变化。同时自MEMS技术引进入红外探测器制作之后，红外探测器显示出了更大的优势。

MEMS器件的精密程度高，制造工艺复杂，这意味着对MEMS的故障测试更加困难，现有对MEMS设备的测试依赖于昂贵的外部测试设备(ATE,Automatic Test Equipment),而MEMS内建自测试技术的提出打开了新的篇章。内建自测试是可测试性设计的一种，其模块建立在电路内部，减少了测试成本，并可以根据设计进行重复测试，减少测试时间。针对MEMS的内建自测试，由于MEMS传感器的复杂的原理、多种被测物理量和更小的尺寸，自测试的设计难度在增加，而对自测试数据进行分析和诊断的研究很少。

专利CN 105444893发明了一种针对红外热电堆温度传感器的自测试和自校准系统，包括两次通过热阻进行热辐射，得到两次响应率R1，R2，并进行差值处理来判断器件是否存在故障；无故障情况下，通过红外响应率和电学响应率的换算对当前响应率进行校准，实现传感器系统的片上自测试和自校准，然而其没有容错机制。

发明内容

为了减少了使用片外高精度设备产生的测试和诊断费用，提高了良率，节约成本，本发明提出一种具有自测试、自诊断和容错功能的红外热电堆温度传感器及其自测试、自诊断和容错的方法，其将热电堆分割为对称几部分结构，以热阻作为热辐射激励，对得到的几部分输出电压进行分析进而完成了自测试、自诊断和容错的功能。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种红外热电堆温度传感器，包括划分为对称几部分并分别带有输出端的热电堆结构、用于发热作为自测试激励源的发热电阻、环境温度测量电路、放大器、第一模数转换器、第二模数转换器、数模转换器和数字信号处理模块，所述发热电阻的一端经所述数模转换器后接入所述数字信号处理模块的输出端，所述发热电阻的另一端接地；所述发热电阻两端的电压差通过所述第一模数转换器连接到所述数字信号处理模块的输入端；所述热电堆结构的几部分的输出端经所述放大器和所述第一模数转换器后接入所述数字信号处理模块的输入端；所述环境温度测量电路的输出端经所述第二模数转换器后接入所述数字信号处理模块的输入端。

进一步的，所述热电堆结构被划分为对称的三部分或四部分或五部分。