具有零点温度补偿的热释电传感电路制造技术

本实用新型专利技术提供一种具有零点温度补偿的热释电传感电路，该热释电传感电路包括用于红外探测的第一热释电探测元、用于温度补偿的第二热释电探测元，以及用于放大探测信号的放大模块；所述第二热释电探测元外侧设置有用于遮挡红外光的遮光元件；所述放大模块包括前置放大模块和后置放大模块，所述前置放大模块为场效应管，所述后置放大模块为电流运算放大器；所述第一热释电探测元的正极与所述第二热释电探测元的负极相连，再连接至所述前置放大器的栅极；所述第一热释电探测元的负极与所述第二热释电探测元的正极相连后接地。该热释电传感电路能够有效零点温度补偿红外热释电传感器，使得红外热释电传感器的测量结果更为精确。

【技术实现步骤摘要】
具有零点温度补偿的热释电传感电路
本技术涉及传感器领域，具体而言涉及一种具有零点温度补偿的热释电传感电路。
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。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。同时，温度变化影响零点大小，继而影响到传感器的静态特性，所以必须采取措施以减少或消除温度变化带来的影响，即必须进行零点温度补偿。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。改善传感器结构，可以减小时间常数，降低温度梯度的影响，但是无法完全消除。目前红外热释电传感器的温度补偿方法过于昂贵，且补偿效果并不够理想，急需一种具有零点温度补偿的红外热释电传感电路。
技术实现思路
本技术目的在于提供一种具有零点温度补偿的热释电传感电路，该热释电传感电路能够有效零点温度补偿红外热释电传感器，使得红外热释电传感器的测量结果更为精确，且成本低廉，易于推广。为达成上述目的，本技术提出一种具有零点温度补偿的热释电传感电路，所述热释电传感电路包括用于红外探测的第一热释电探测元、用于温度补偿的第二热释电探测元，以及用于放大探测信号的放大模块；所述第一热释电探测元包括第一热释电晶体，以及镀在第一热释电晶体两侧的两个金属电极；所述第一热释电晶体两侧的金属电极被设置成通过加电极化以分别具有正、负极性；所述第二热释电探测元包括第二热释电晶体、镀在第二热释电晶体两侧的两个第二金属电极，以及设置在第二热释电晶体之外的用于遮挡红外光的遮光元件；所述第二热释电晶体两侧的金属电极被设置成通过加电极化以分别具有正、负极性；所述第一热释电晶体与所述第二热释电晶体结构相同；所述前置放大模块为场效应管，该场效应管的栅极连接有栅极电阻，该栅极电阻的另一端接地；该场效应管的源极连接有源极电阻，该源极电阻的另一端接电；所述后置放大模块为电流运算放大器，其输入端与所述前置放大模块的源极连接，用于对前置放大模块的输出结果进行放大；所述第一热释电探测元的正极与所述第二热释电探测元的负极相连，再连接至所述前置放大器的栅极；所述第一热释电探测元的负极与所述第二热释电探测元的正极相连后接地。进一步的实施例中，所述热释电传感电路被设置成通过减小栅极电阻的阻值以提高该热释电传感电路的温度稳定性；所述热释电传感电路还被设置成通过增大栅极电阻的阻值以增大该热释电传感电路的探测率。进一步的实施例中，所述栅极电阻的阻值大于等于8×106千欧，且小于等于1×107千欧。进一步的实施例中，所述源极电阻的阻值小于等于100千欧。进一步的实施例中，所述源极电阻的阻值为47千欧。进一步的实施例中，所述后置放大模块采用电流运算放大器OP1177和OPA227中的任意一种。进一步的实施例中，所述第一热释电探测元、第二热释电探测元以及放大模块被集成封装在单个芯片上。由以上本技术的技术方案，与现有相比，其显著的有益效果在于，本技术的具有零点温度补偿的热释电传感器，能够将温度影响降低到最小，使热释电传感器的测量结果更为精确。应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的技术主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的技术主题的一部分。结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本技术教导的前述和其他方面、实施例和特征。本技术的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本技术教导的具体实施方式的实践中得知。附图说明附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本技术的各个方面的实施例，其中：图1为本技术的热释电传感电路图。图2为本技术的具有零点温度补偿的热释电传感电路与传统非电路受温度梯度影响比较。图3为本技术的具有零点温度补偿的热释电传感电路与传统非温度补偿电路对瞬变温度响应比较。具体实施方式为了更了解本技术的
技术实现思路
，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。在本公开中参照附图来描述本技术的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本技术的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本技术所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本技术公开的一些方面可以单独使用，或者与本技术公开的其他方面的任何适当组合来使用。结合图1，本专利技术所提及的热释电传感电路包括用于红外探测的第一热释电探测元60、用于温度补偿的第二热释电探测元60’，以及用于放大探测信号的放大模块。所述第一热释电探测元60包括第一热释电晶体，以及镀在第一热释电晶体两侧的两个金属电极。所述第一热释电晶体两侧的金属电极被设置成通过加电极化以分别具有正、负极性。所述第二热释电探测元60’包括第二热释电晶体、镀在第二热释电晶体两侧的两个第二金属电极，以及设置在第二热释电晶体之外的用于遮挡红外光的遮光元件。所述第二热释电晶体两侧的金属电极被设置成通过加电极化以分别具有正、负极性。所述第一热释电晶体与所述第二热释电晶体结构相同。所述放大模块包括前置放大模块和后置放大模块，其中：所述前置放大模块为场效应管T1，该场效应管T1的栅极连接有栅极电阻，其阻值为R1，该栅极电阻的另一端接地；该场效应管的源极连接有源极电阻，其阻值为RS，该源极电阻的另一端接电。所述后置放大模块为电流运算放大器L，其输入端与所述前置放大模块的源极连接，用于对前置放大模块的输出结果进行放大。所述第一热释电探测元60的正极与所述第二热释电探测元60’的负极相连，再连接至所述前置放大器的栅极。所述第一热释电探测元60的负极与所述第二热释电探测元60’的正极相连后接地。所述第一热释电探测元60的第一热释电晶体因温度变化而释放电荷，在其正极产生的电流被定义为工作电流，该工作电流分为两部分，其中，一部分是第一热释电晶体受到红外辐射而生成，这一部分被定义为探测电流；另一部分是第一热释电晶体因传感器壳体温度变化而生成，这一部分被定义为第一温度电流。由于第二热释电探测元60’外表面设置有用于遮挡红外光的遮光元件，因此第二热释电探测元60’不响应红外光，只是作为一个有效电容工作。当传感器壳体温度发生变化时，所述第二热释电探测元60’因传感器壳体温度变化而在其正极生成电流，该电流被定义为第二温度电流。第二温度电流理论上与第一温度电流相同，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有零点温度补偿的热释电传感电路，其特征在于，所述热释电传感电路包括用于红外探测的第一热释电探测元、用于温度补偿的第二热释电探测元，以及用于放大探测信号的放大模块；所述第一热释电探测元包括第一热释电晶体，以及镀在第一热释电晶体两侧的两个金属电极；所述第一热释电晶体两侧的金属电极被设置成通过加电极化以分别具有正、负极性；所述第二热释电探测元包括第二热释电晶体、镀在第二热释电晶体两侧的两个第二金属电极，以及设置在第二热释电晶体之外的用于遮挡红外光的遮光元件；所述第二热释电晶体两侧的金属电极被设置成通过加电极化以分别具有正、负极性；所述第一热释电晶体与所述第二热释电晶体结构相同；所述放大模块包括前置放大模块和后置放大模块，其中：所述前置放大模块为场效应管，该场效应管的栅极连接有栅极电阻，该栅极电阻的另一端接地；该场效应管的源极连接有源极电阻，该源极电阻的另一端接电；所述后置放大模块为电流运算放大器，其输入端与所述前置放大模块的源极连接，用于对前置放大模块的输出结果进行放大；所述第一热释电探测元的正极与所述第二热释电探测元的负极相连，再连接至所述前置放大器的栅极；所述第一热释电探测元的负极与所述第二热释电探测元的正极相连后接地。...

【技术特征摘要】
1.一种具有零点温度补偿的热释电传感电路，其特征在于，所述热释电传感电路包括用于红外探测的第一热释电探测元、用于温度补偿的第二热释电探测元，以及用于放大探测信号的放大模块；所述第一热释电探测元包括第一热释电晶体，以及镀在第一热释电晶体两侧的两个金属电极；所述第一热释电晶体两侧的金属电极被设置成通过加电极化以分别具有正、负极性；所述第二热释电探测元包括第二热释电晶体、镀在第二热释电晶体两侧的两个第二金属电极，以及设置在第二热释电晶体之外的用于遮挡红外光的遮光元件；所述第二热释电晶体两侧的金属电极被设置成通过加电极化以分别具有正、负极性；所述第一热释电晶体与所述第二热释电晶体结构相同；所述放大模块包括前置放大模块和后置放大模块，其中：所述前置放大模块为场效应管，该场效应管的栅极连接有栅极电阻，该栅极电阻的另一端接地；该场效应管的源极连接有源极电阻，该源极电阻的另一端接电；所述后置放大模块为电流运算放大器，其输入端与所述前置放大模块的源极连接，用于对前置放大模块的输出结果进行放大；所述第一热释电探测元的正极与所述第二热释电探测元的负极相连，再连接至...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈物平，肖奇，李峰丞，沈力，
申请(专利权)人：南京朗坤自动化有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32