一種帶故障檢測功能的製冷型紅外探測器的製作方法

2023-05-28 00:35:56 1

專利名稱：一種帶故障檢測功能的製冷型紅外探測器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及製冷型紅外探測器，特別是一種帶有故障檢測功能的製冷型紅外探測器。
背景技術：
製冷型紅外探測器是製冷型紅外成像系統的核心器件，同時也是整個紅外成像系統中價格最昂貴的器件，探測器故障檢測手段必不可少，用來實時檢測紅外探測器在研製、 生產以及使用過程中是否正常工作。目前，檢測製冷型紅外探測器工作是否正常通常有兩種方法。一是採用測量溫度反饋信號電壓是否正常。二是採用聆聽探測器制冷機工作聲音進行判斷。第二種方法雖然非常簡單，但是需要處於一個相對安靜的環境內有對探測器相對熟悉的專業人員進行判斷，在很多使用環境下無法實現。第一種方法通常是採用數字電壓表對反饋電壓信號進行直觀測量，但是，對於紅外探測器集成在產品中，或者安裝的位置不方便進行測量時，實時測量溫度反饋信號很難實現；而且由於探測器對靜電要求非常嚴格，人體的靜電在檢測時有可能對探測器產生損壞。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種帶故障檢測功能的製冷型紅外探測器，用以解決現有技術對探測器故障檢測不便的問題。為實現上述目的，本實用新型的方案是一種帶故障檢測功能的製冷型紅外探測器，包括能夠生成溫度反饋信號的紅外探測器，所述溫度反饋信號通過一個故障檢測電路， 產生用跳變信號表示異常溫度反饋的故障輸出信號。利用一個內置的故障檢測電路，該故障檢測電路實際上就是一個故障信號產生電路，將溫度反饋信號的異常轉化為跳變的故障報警信號以供後部電路採樣。本實用新型不僅在保證系統正常工作的同時，及時快速定位探測器故障，避免了系統故障給探測器帶來損害；而且還解決了檢測環境以及檢測過程對探測器的影響問題，保證了探測器的使用安全。所述故障輸出信號連接用於檢測判斷的CPU。所述故障檢測電路包括至少一個單門限比較器，所述比較器的同相輸入端連接所述溫度反饋信號，所述比較器的反相輸入端用於連接參考電壓，所述比較器的輸出端連接所述故障輸出信號。所述單門限比較器為帶有施密特觸發器、輸出有遲滯作用的比較器。所述單門限同相比較器採用MAX921。比較器的施密特觸發器功能，能夠避免噪聲幹擾產生誤告警。電路設計僅採用了比較器和電阻元件，測量簡單易行。

圖1是故障檢測電路原理圖；[0010]圖2是紅外成像系統組成圖；圖3是探測器結構圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明。如圖2所示為紅外成像系統組成圖，下面對各個組件進行介紹光學組件通常含有光學鏡片、調節電機和傳動機械結構、視場切換電機和切換機械結構以及匯聚鏡頭等，實現光學成像功能，將外部紅外輻射信號匯聚到紅外探測器內光敏元的焦平面上。探測器為一個集成器件，結構如圖3。最前方有一光學鏡面2，紅外輻射信號通過鏡面進入金屬杜瓦1內的光敏元焦平面上，通過內部信號處理電路完成光信號到電信號的轉換；同時信號處理電路含有電路測溫功能，檢測內部光敏元的工作環境溫度，通過一個溫度反饋電壓二極體將溫度反饋信號輸出到接口 4上；制冷機3對金屬真空杜瓦1進行製冷， 使光敏元工作在一個穩定的工作環境溫度內(通常為77ΙΓ110Κ之間)。溫度反饋信號由接口 4輸出，通過與接口 5相連可以提供給制冷機控制制冷機的工作功率達到製冷穩定後內部溫度穩定。故障檢測功能電路採用的電壓反饋信號(DTA+和DTK-)從接口 4中進行提取和設計。探測器驅動組件該組件由外部電路設計完成。產生探測器正常工作所需要的電源、偏置電壓和控制時鐘信號，保證探測器正常工作。同時對探測器輸出的外部場景的弱小電信號進行信號提取。成像電路組件對經過探測器驅動組件提取後的外部場景信號進行A/D轉換、時序調整、成像算法設計以及D/A轉換，形成標準的電視信號輸出到顯示器等監視設備上形成人眼可觀察的圖像信號。顯示器等顯示經過成像電路組件處理後的圖像信號，形成圖像信息供人眼進行觀察和識別等。製冷型紅外探測器溫度反饋信號在正常工作狀態下，反饋信號的電壓值在相對固定的範圍內波動，設置有一個上限值即一個下限值。上限值和下限值分別對應一個比較器， 每個比較器均有一個故障輸出信號，一個故障輸出信號對應超上限，另一個對應表示超下限；兩個比較器的一個輸入端均連接反饋信號，另一個輸入端(參考電壓端)分別連接對應的上下限電壓。如圖ι所述為故障檢測電路，包括下限值的比較器m及其外圍電路，ν溫控信號為經提取後的製冷型紅外探測器溫度反饋信號。外部提供固定電壓VREF，VREF取值為溫度反饋信號波動範圍下限值。將V溫控信號與VREF信號分別連接比較器m的IN+和IN-管腳，輸出VOUT為TTL信號。當溫度反饋信號低於VREF，即溫度反饋信號工作低於其正常工作波動下限時，比較器W輸出VOUT產生跳變，提示故障。同樣原理，另一路的比較器參考電壓端連接溫度反饋信號波動上限值。溫度反饋信號工作高於其正常工作波動上限時，比較器也輸出跳變的故障輸出信號，提示故障。將兩路比較器的輸出發送給後續單片機或FPGA電路，後續電路接收到告警信號後可在顯示屏幕或採用指示燈方式提示故障。[0022] 採用帶有施密特觸發器的比較器，如max921，圖1中，根據系統噪聲情況採用R1、 R2和R3來調節施密特觸發器的遲滯帶範圍，防止噪聲幹擾產生誤告警現象發生。
權利要求1.一種帶故障檢測功能的製冷型紅外探測器，包括能夠生成溫度反饋信號的紅外探測器，其特徵在於，所述溫度反饋信號通過一個故障檢測電路，產生用跳變信號表示異常溫度反饋的故障輸出信號。
2.根據權利要求1所述的一種帶故障檢測功能的製冷型紅外探測器，其特徵在於，所述故障輸出信號連接用於檢測判斷的CPU。
3.根據權利要求1所述的一種帶故障檢測功能的製冷型紅外探測器，其特徵在於，所述故障檢測電路包括至少一個單門限比較器，所述比較器的同相輸入端連接所述溫度反饋信號，所述比較器的反相輸入端用於連接參考電壓，所述比較器的輸出端連接所述故障輸出信號。
4.根據權利要求1所述的一種帶故障檢測功能的製冷型紅外探測器，其特徵在於，所述單門限比較器為帶有施密特觸發器、輸出有遲滯作用的比較器。
5.根據權利要求1所述的一種帶故障檢測功能的製冷型紅外探測器，其特徵在於，所述單門限同相比較器採用MAX921。
專利摘要本實用新型涉及一種帶故障檢測功能的製冷型紅外探測器，包括能夠生成溫度反饋信號的紅外探測器，所述溫度反饋信號通過故障檢測電路，生成能夠跳變的故障輸出信號，所述故障輸出信號連接用於檢測判斷的CPU。本實用新型的有益效果是首先，在保證系統正常工作的同時，及時快速定位探測器故障，避免了系統故障給探測器帶來損害。然後，解決了檢測環境以及檢測過程對探測器的影響問題，保證了探測器的使用安全。
文檔編號G01J5/02GK202267538SQ201120240298
公開日2012年6月6日 申請日期2011年7月8日 優先權日2011年7月8日
發明者史燕, 呂永戰, 張帆 申請人:凱邁(洛陽)測控有限公司