一种基于电流式的快速响应热释电探测器制造技术

本实用新型专利技术涉及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和电流式单元电路；所述封装管壳的上表面开设有窗口，所述滤波片镶嵌设置在所述窗口内，所述电流式单元电路设置在所述封装管壳内，所述电流式单元电路的输出端对外输出探测信号。本实用新型专利技术的一种基于电流式的快速响应热释电探测器，采用电流式电路，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。

A fast response pyroelectric detector based on current mode

The utility model relates to a pyroelectric detector based on fast response thermal current, including hollow internal packaging shell, filter F and current circuit unit; the package on the surface of the shell is provided with a window, the filter mosaic is arranged on the window, the current unit circuit set in the packaging tube shell, wherein the output current unit circuit output end detection signal. The utility model is a pyroelectric detector based on fast response thermal current, using current mode circuits, resistance to external noise, can achieve rapid response to external infrared radiation, warm-up and signal stability time shortened.

【技术实现步骤摘要】
一种基于电流式的快速响应热释电探测器
本技术涉及红外探测
，尤其涉及一种基于电流式的快速响应热释电探测器。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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。本技术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。本技术的有益效果是：本技术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，本技术还可以做如下改进：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Rf和反馈电容Cf，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Rf和反馈电容Cf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。上述进一步方案的有益效果是：通过所述运算放大器A可以有效避免寄生电容导致的电磁兼容性降低，结型场效应管的栅-源极夹断电压导致的永久热释电芯片电压偏移，以及电流噪声对温度的依赖性。进一步：所述运算放大器A采用未封装的运算放大器芯片，所述反馈电阻Rf采用绝缘贴片电阻，所述反馈电容Cf采用NPO陶瓷电容；其中，所述反馈电阻Rf的温度系数小于或等于1000PPM/K，阻值范围为10-100GΩ。上述进一步方案的有益效果是：未封装的运算放大器芯片体积小，便于集成于所述管壳内部，采用高阻值低温漂绝缘贴片电阻，温漂非常小，误差小；采用低温漂NPO陶瓷电容，具有非常高的温度稳定特性，温漂非常小，电容容值极小，远低于热释电芯片电容，以降低探测器的响应时间，提高响应速率。进一步：还包括悬空支撑架，所述悬空支撑架设置在所述底座上并与所述底座形成隔热腔，热释电感应电路通过所述悬空支撑架(4)悬空设置在所述线路板(3)上。上述进一步方案的有益效果是：通过所述悬空支撑架可以起到较好的隔热效果，尽量避免所述电流式单元电路中热释电感应电路产生的热量损失，提高所述热释电感应电路的精度。进一步：所述线路板由氧化铝陶瓷材料制成。上述进一步方案的有益效果是：采用高绝缘陶瓷电路板，排除了由于电路线路板材质差所引入的寄生电容和噪声，提高电子元器件载体的电学稳定性。进一步：所述滤光片F和电流式单元电路的数量均为两个及以上，且三者数量相等，所述滤光片F一一对应地镶嵌在所述窗口内，所述电流式单元电路设置在所述线路板上，并位于对应的所述滤光片F正下方。上述进一步方案的有益效果是：通过上述方式可以形成多个探测通道，同时输出多路探测信号，提高探测的精确度。附图说明图1为本技术的一种基于电流式的快速响应热释电探测器结构示意图；图2为本技术实施例一的电流式单元电路结构示意图；图3为本技术实施例二的电流式单元电路结构示意图；图4为现有的电压式热释电探测器对方波信号的响应速率曲线；图5为本技术的电流式热释电探测器对方波信号的响应速率曲线。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、管帽，2、底座，3、线路板，4、悬空支撑架。具体实施方式以下结合附图对本技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本技术，并非用于限定本技术的范围。如图1所示，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3。所述封装管壳包括管帽1和底座2，所述滤光片F镶嵌设置在所述管帽1上表面开设的窗口内，所述管帽1扣合在所述底座2上，并与所述底座2形成内部中空的密封结构，所述线路板3设置在所述底座2上并位于所述密封结构内，所述线路板3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。上述实施例的热释电探测器，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电流式的快速响应热释电探测器，其特征在于：包括内部中空的封装管壳、滤光片F和线路板(3)；所述封装管壳包括管帽(1)和底座(2)，所述滤光片F镶嵌设置在所述管帽(1)上表面开设的窗口内，所述管帽(1)扣合在所述底座(2)上，并与所述底座(2)形成内部中空的密封结构，所述线路板(3)设置在所述底座(2)上并位于所述密封结构内；所述线路板(3)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。

【技术特征摘要】
1.一种基于电流式的快速响应热释电探测器，其特征在于：包括内部中空的封装管壳、滤光片F和线路板(3)；所述封装管壳包括管帽(1)和底座(2)，所述滤光片F镶嵌设置在所述管帽(1)上表面开设的窗口内，所述管帽(1)扣合在所述底座(2)上，并与所述底座(2)形成内部中空的密封结构，所述线路板(3)设置在所述底座(2)上并位于所述密封结构内；所述线路板(3)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。2.根据权利要求1所述的基于电流式的快速响应热释电探测器，其特征在于：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。3.根据权利要求2所述的基于电流式的快速响应热释电探测器，其特征在于：所述热释电感应电路采用弛豫铁电单晶PIMNT热释电芯片U。4.根据权利要求2所述的基于电流式的快速响应热释电探测器，其特征在于：所述放大反馈电路包括运算放大器A、反馈电阻Rf和反馈电容Cf，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：李龙，
申请(专利权)人：北立传感器技术武汉有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42