热释电传感器及信号转换方法技术

本发明专利技术提供了一种热释电传感器及信号转换方法，涉及传感器领域。其包括引脚、封帽、基座、滤光片、第一热释电探测元、第二热释电探测元、红外遮光件以及前置放大器。该封帽顶部设置有开口，滤光片设置于该开口处，封帽与基座连接形成容置空间，该第一热释电探测元、第二热释电探测元以及前置放大器位于容置空间内。其中引脚位于基座下方，与前置放大器电连接，该第一热释电探测元与第二热释电探测元极性相反且特性一致，且第一热释电探测元分别与第二热释电探测元和前置放大器电连接，该红外遮光件覆盖第二热释电探测元。该发明专利技术提供的热释电传感器及信号转换方法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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及传感器领域，具体而言，涉及一种热释电传感器及信号转换方法。
技术介绍
红外热释电传感是微电子与固体电子领域的一种集成设计，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。环境温度的变化会影响热释电传感器内部组件的特性，使传感器的信号和噪声发生偏移，特别是温度梯度会使传感器的输出信号产生波动，增加输出的不稳定性。热释电传感器的响应率、偏置电压和噪声都随温度升高而增大，其中，响应率与温度成线性关系，偏置电压在温度越高时增加越快，噪声则在门电阻阻值越大时增加越明显。温度梯度会使热释电传感器产生一个极大的低频信号，甚至超出前置放大器的工作范围，对前置放大器造成损坏，这种影响的程度与热释电传感器的时间常数有关，时间常数越大，传感器对温度梯度越敏感。门电阻阻值越小的传感器稳定性越高。但是，门电阻阻值的平方根与噪声成反比，当门电阻的阻值减小时，传感器的噪声会同时增大。例如，当我们通过减小门电阻的阻值使传感器的稳定性提高到原来的9倍时，传感器的探测率也会降至原来的三分之一。改善传感器结构，可以减小时间常数，降低温度梯度的影响，但是无法将温度梯度影响降低到理想情况。急需一种能够温度补偿且不影响其他性能参数的热释电传感器。
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器及信号转换方法，其能够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。本专利技术的实施例是这样实现的：第一方面，本专利技术实施例提供了一种热释电传感器，其包括引脚、封帽、基座、滤光片、第一热释电探测元、第二热释电探测元、红外遮光件以及前置放大器，所述封帽顶部设置有开口，所述滤光片设置于所述开口处，所述封帽与所述基座连接形成容置空间，所述第一热释电探测元、所述第二热释电探测元以及所述前置放大器位于所述容置空间内，所述引脚位于所述基座下方，与所述前置放大器电连接，所述第一热释电探测元与所述第二热释电探测元极性相反且特性一致，所述第一热释电探测元分别与所述第二热释电探测元和所述前置放大器电连接，所述红外遮光件覆盖所述第二热释电探测元。在本专利技术较佳的实施例中，上述前置放大器设置于所述基座上，所述第一热释电探测元与所述第二热释电探测元设置于所述前置放大器上。在本专利技术较佳的实施例中，上述容置空间为真空状态或者由氮气填充。在本专利技术较佳的实施例中，上述第一热释电探测元与所述第二热释电探测元并联。在本专利技术较佳的实施例中，上述第一热释电探测元与所述第二热释电探测元串联。在本专利技术较佳的实施例中，上述第一热释电探测元、所述第二热释电探测元以及所述前置放大器集成封装。在本专利技术较佳的实施例中，上述前置放大器由一个高内阻的场效应管源极跟随器构成，所述场效应管的源极电阻小于或等于100KΩ。在本专利技术较佳的实施例中，上述封帽由金属材料制成。在本专利技术较佳的实施例中，上述滤光片为带通滤光片。第二方法，本专利技术实施例还提供了一种热释电传感器信号转换方法，应用于热释电传感器，所述热释电传感器包括滤光片、第一热释电探测元、第二热释电探测元以及前置放大器，所述第一热释电探测元与所述第二热释电探测元极性相反且特性一致，所述第一热释电探测元分别与所述第二热释电探测元和所述前置放大器电连接，所述红外遮光件覆盖所述第二热释电探测元，所述方法包括：所述滤光片透射辐射通量为ΔΦ的调制辐射光到达所述第一热释电探测元；所述热释电传感器温度变化，所述第一热释电探测元与所述第二热释电探测元产生的干扰信号相互抵消；所述第一热释电探测元吸收辐射通量ΔΦ，产生温度变化ΔT；所述第一热释电探测元将温度变化ΔT转化为电荷密度变化ΔQ，传输所述电荷密度变化到所述前置放大器；所述前置放大器接收所述电荷密度变化ΔQ，将所述电荷密度变化ΔQ转换为电压信号输出Δu。本专利技术提供的热释电传感器包括引脚、封帽、基座、滤光片、第一热释电探测元、第二热释电探测元、红外遮光件以及前置放大器。该第一热释电探测元分别与第二热释电探测元和前置放大器电连接，且红外遮光件覆盖第二热释电探测元，由于第二热释电探测元被红外遮光件覆盖，该第二热释电探测元不响应红外光，只作为一个有效电容工作，第二热释电探测元能够为第一热释电探测元提供温度补偿，将温度的影响降低到最小，使热释电传感器的测量结果更为精确。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术实施例而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。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。通过附图所示，本专利技术的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。图1示出了本专利技术实施例提供的热释电传感器的剖面示意图；图2示出了本专利技术第一实施例提供的热释电传感器的电路图；图3示出了本专利技术实施例提供的热释电传感器与现有的热释电传感器受温度梯度影响的比较图；图4示出了本专利技术实施例提供的热释电传感器与现有的热释电传感器对顺便温度响应比较图；图5示出了本专利技术第二实施例提供的热释电传感器的电路图；图6示出了本专利技术第三实施例提供的热释电传感器信号转换方法的流程图。图标：100-热释电传感器；110-引脚；120-封帽；130-基座；140-滤光片；150-第一热释电探测元；160-第二热释电探测元；170-红外遮光件；180-前置放大器。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“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热释电传感器，其特征在于，包括引脚、封帽、基座、滤光片、第一热释电探测元、第二热释电探测元、红外遮光件以及前置放大器，所述封帽顶部设置有开口，所述滤光片设置于所述开口处，所述封帽与所述基座连接形成容置空间，所述第一热释电探测元、所述第二热释电探测元以及所述前置放大器位于所述容置空间内，所述引脚位于所述基座下方，与所述前置放大器电连接，所述第一热释电探测元与所述第二热释电探测元极性相反且特性一致，所述第一热释电探测元分别与所述第二热释电探测元和所述前置放大器电连接，所述红外遮光件覆盖所述第二热释电探测元。

【技术特征摘要】
1.一种热释电传感器，其特征在于，包括引脚、封帽、基座、滤光片、第一热释电探测元、第二热释电探测元、红外遮光件以及前置放大器，所述封帽顶部设置有开口，所述滤光片设置于所述开口处，所述封帽与所述基座连接形成容置空间，所述第一热释电探测元、所述第二热释电探测元以及所述前置放大器位于所述容置空间内，所述引脚位于所述基座下方，与所述前置放大器电连接，所述第一热释电探测元与所述第二热释电探测元极性相反且特性一致，所述第一热释电探测元分别与所述第二热释电探测元和所述前置放大器电连接，所述红外遮光件覆盖所述第二热释电探测元。2.根据权利要求1所述的热释电传感器，其特征在于，所述前置放大器设置于所述基座上，所述第一热释电探测元与所述第二热释电探测元设置于所述前置放大器上。3.根据权利要求2所述的热释电传感器，其特征在于，所述容置空间为真空状态或者由氮气填充。4.根据权利要求1所述的热释电传感器，其特征在于，所述第一热释电探测元与所述第二热释电探测元并联。5.根据权利要求1所述的热释电传感器，其特征在于，所述第一热释电探测元与所述第二热释电探测元串联。6.根据权利要求1所述的热释电传感器，其特征在于，所述第一热释电探测元、所述第二热释电探测元以及所述前...

【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