一种热释电传感电路及信号转换处理方法技术

本发明专利技术实施例提供的一种热释电传感电路及信号转换处理方法，属于传感器技术领域。该热释电传感电路包括：第一热释电探测元、第二热释电探测元、前置放大器、后置放大模块；所述第一热释电探测元的正极和所述第二热释电探测元的负极均与所述前置放大器的第一端耦合，所述前置放大器的第二端与所述后置放大模块的输入端耦合，所述第二热释电传感器与第一热释电传感器极性相反、特性一致，其中，所述第二热释电传感器不响应红外光。该热释电传感电路及信号转换处理方法能够显著减少或者消除温度变化对红外热释电传感器带来的影响，可得到更加精确的测量结果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及传感器
，具体而言，涉及一种热释电传感电路及信号转换处理方法。
技术介绍
红外热释电传感器广泛用于消防、化工气体的检测并智能量化显示气体参数、红外检测报警、红外遥控、光谱分析等领域。美国著名的传感器公司Kulite公司就基于相关的补偿方法研制出了一套温度补偿系统，并已经应用于生产，但是这个系统跟一台专用的计算机捆绑销售，而且其价格十分昂贵，每台售价大约要35万美元。在国内，近年来在这方面的理论研究也取得了很大进步。如沈阳仪器仪表工艺研究所在国内首次解决了扩散硅力敏芯片的零点温度自补偿工艺，但是都是苦于没有一个精确的、可方便的应用于生产实践数学模型来计算补偿电阻的大小，难以实现在生产线上快速自动的补偿，效率不高。实际工作中由于传感器的工作环境温度变化较大，又由于温度变化引起传感器的热输出较大，将会带来较大的测量误差，改善传感器结构，可以减小时间常数，降低温度梯度的影响，但是依然无法达到很好的消除效果。同时，温度变化影响零点大小，继而影响到红外热释电传感器的静态特性，所以必须采取措施以减少或消除温度变化对红外热释电传感器带来的影响，即必须进行零点温度补偿。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种热释电传感电路及信号转换处理方法，其能够使红外热释电温度传感器有效的进行零点温度补偿，减小或消除温度变化对红外热释电传感器的影响，使得红外热释电传感器的测量结果更为精确，且价格便宜。本专利技术的实施例是这样实现的：一种热释电传感电路，包括：第一热释电探测元、第二热释电探测元、前置放大器、后置放大模块；所述第一热释电探测元的正极和所述第二热释电探测元的负极均与所述前置放大器的第一端耦合，所述前置放大器的第二端与所述后置放大模块的输入端耦合，所述第二热释电传感器与第一热释电传感器极性相反、特性一致，其中，所述第二热释电传感器不响应红外光。优选地，所述前置放大器由场效应管构成，所述场效应管的栅极分别与所述第一热释电探测元的正极和所述第二热释电探测元的负极耦合，所述场效应管的源极与所述后置放大模块的第一输入端耦合。优选地，还包括源极电阻，所述源极电阻与所述场效应管的源极耦合。优选地，所述源极电阻的阻值范围小于等于100KΩ，或小于等于47KΩ。优选地，还包括第一电阻，所述第一电阻的一端与所述场效应管的栅极耦合，所述第一电阻的另一端、所述第一热释电探测元的负极以及第二热释电探测元的正极均接地。优选地，所述第一电阻的阻值范围为大于等于8GΩ且小于或等于10GΩ。优选地，所述后置放大模块为运算放大器，所述运算放大器的第一输入端与场效应管的源极耦合，所述运算放大器的第二输入端与所述运算放大器的输出端耦合。优选地，还包括滤波电路，所述滤波电路与所述场效应管的漏极耦合。优选地，所述滤波电路包括：第一电容和第二电阻，所述第二电阻的一端与所述运算放大器的正电源端耦合，所述第二电阻的另一端通过所述第一电容接地，所述第二电阻的另一端与所述场效应管的漏极耦合。一种信号转换处理方法，其特征在于，所述方法应用于上述的热释电传感电路，所述方法包括：所述第一热释电探测元探测调制辐射光的辐射通量；所述第一热释电探测元将所述调制辐射光的辐射通量转化为温度变化；所述第一热释电探测元将温度变化处理转换为电荷密度变化；所述第一热释电探测元将所述电荷密度变化传输给所述前置放大器，以使所述前置放大器将所述电荷密度变化转化为电压信号和后置放大模块对该电压信号进行放大。上述本专利技术实施例提供的一种热释电传感电路及信号转换处理方法，通过所述第一热释电探测元的正极和所述第二热释电探测元的负极均与所述前置放大器的第一端耦合，并且极性相反，特性一致，其中所述第一热释电探测元位工作元件，所述第二热释电探测元为补偿元件，以此可以达到零点温度补偿的目的，消除温度影响。所述前置放大器将所述第一热释电探测元输出的电荷密度变化转化为电压信号。通过后置放大模块，进行电压信号的放大，得到放大后的电压信号，以得到更加准确的结果。该热释电传感电路及信号转换处理方法能够显著减少或者消除温度变化对红外热释电传感器带来的影响，可得到更加精确的测量结果。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1是本专利技术第一实施例提供的热释电传感电路的结构框图。图2是本专利技术第一实施例提供的热释电传感电路的电路图。图3是本专利技术第一实施例提供的热释电传感电路和非温度补偿型热释电传感电路在温度梯度的作用下偏置电压的变化关系。图4是本专利技术第一实施例提供的热释电传感电路和非温度补偿型热释电传感电路在温度瞬变的条件下的阶跃响应曲线图。图5是本专利技术第二实施例提供的信号转换处理方法的方法流程图。图标：100-热释电传感电路；60a-第一热释电探测元；60b-第二热释电探测元；R1-第一电阻；R2-第二电阻；Rs-源极电阻；110-前置放大器；T1-场效应管；120-后置放大模块；G-栅极；S-源极；D-漏极；L-运算放大器；C1-第一电容；C2-第二电容；C3-第三电容。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。第一实施例请参照图1和图2，本专利技术实施例提供的一种热释电传感电路100，该热释电传感电路100包括：第一热释电探测元60a、第二热释电探测元60b、前置放大器110、后置放大模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热释电传感电路，其特征在于，包括：第一热释电探测元、第二热释电探测元、前置放大器、后置放大模块；所述第一热释电探测元的正极和所述第二热释电探测元的负极均与所述前置放大器的第一端耦合，所述前置放大器的第二端与所述后置放大模块的输入端耦合，所述第二热释电传感器与第一热释电传感器极性相反、特性一致，其中，所述第二热释电传感器不响应红外光。

【技术特征摘要】
1.一种热释电传感电路，其特征在于，包括：第一热释电探测元、第二热释电探测元、前置放大器、后置放大模块；所述第一热释电探测元的正极和所述第二热释电探测元的负极均与所述前置放大器的第一端耦合，所述前置放大器的第二端与所述后置放大模块的输入端耦合，所述第二热释电传感器与第一热释电传感器极性相反、特性一致，其中，所述第二热释电传感器不响应红外光。2.根据权利要求1所述的热释电传感电路，其特征在于，所述前置放大器由场效应管构成，所述场效应管的栅极分别与所述第一热释电探测元的正极和所述第二热释电探测元的负极耦合，所述场效应管的源极与所述后置放大模块的第一输入端耦合。3.根据权利要求2所述的热释电传感电路，其特征在于，还包括源极电阻，所述源极电阻与所述场效应管的源极耦合。4.根据权利要求3所述的热释电传感电路，其特征在于，所述源极电阻的阻值范围小于等于100KΩ，或小于等于47KΩ。5.根据权利要求2所述的热释电传感电路，其特征在于，还包括第一电阻，所述第一电阻的一端与所述场效应管的栅极耦合，所述第一电阻的另一端、所述第一热释电探测元的负极以及第二热释电探测元的正极均接地。6.根据权利要求5所述的热释电传感电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈平物，盛周军，
申请(专利权)人：重庆奥海辉龙大数据有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50