專利名稱：一種基于電橋原理的中紅外探測(cè)電路參數(shù)設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于電橋的中紅外探測(cè)電路的參數(shù)設(shè)計(jì)方法，尤其是采用光導(dǎo)型中紅外探測(cè)器測(cè)量中紅外激光參數(shù)的電橋式探測(cè)電路的參數(shù)設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
光導(dǎo)型中紅外探測(cè)器如碲鎘汞、銻化銦等在測(cè)量激光參數(shù)時(shí)，通常采用如

圖1所示的電橋加儀表放大器的結(jié)構(gòu)。圖中R1為探測(cè)臂上偏置電阻，R2為配平臂上偏置電阻，Rd 為探測(cè)器電阻值，R3為配平電阻，G為儀表放大器的放大倍數(shù)。受碲鎘汞探測(cè)器溫度特性的影響，當(dāng)工作環(huán)境溫度變化時(shí)，Rd將隨溫度單調(diào)變化， 且不同的探測(cè)器的變化趨勢(shì)差異較大。圖2是典型的探測(cè)器暗電阻溫度特性曲線。由電路原理可知，當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，探測(cè)器暗電阻的變化將引起探測(cè)電路輸出本底電壓的漂移。當(dāng)探測(cè)器工作在一個(gè)寬溫環(huán)境下，即周邊溫度變化范圍較大時(shí)，本底電壓漂移是電路參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的問(wèn)題。抑制本底電壓漂移，一方面是選擇合適的配平溫度點(diǎn)，另一方面是降低儀表放大器的放大倍數(shù)。受碲鎘汞探測(cè)器響應(yīng)率的限制，探測(cè)器輸出信號(hào)通常比較微弱，為了獲得足夠的信號(hào)幅度，需要提高前置儀表放大器的放大倍數(shù)，故常通過(guò)對(duì)電路參數(shù)的合理設(shè)計(jì)和對(duì)探測(cè)器性能參數(shù)進(jìn)行篩選來(lái)解決抑制本底電壓溫漂與提高信號(hào)幅度之間的矛盾。目前用于寬溫環(huán)境下的批量探測(cè)器放大電路參數(shù)的設(shè)計(jì)方法包含如下步驟[1]根據(jù)系統(tǒng)要求，設(shè)置測(cè)量臂和配平臂上偏置電阻禮、&的阻值；[2]選擇在某一個(gè)恒定溫度點(diǎn)(常取25°C或0°C )進(jìn)行電路配平令本底電壓為 0V，計(jì)算出配平電阻R3 = R2RdR1 ；[3]根據(jù)設(shè)計(jì)的信號(hào)電壓幅度和探測(cè)器響應(yīng)率，計(jì)算電路放大倍數(shù)G，計(jì)算公式為 G = Vsig/(PmaxIO，其中Vsig為設(shè)計(jì)的最大信號(hào)幅度，Pfflax是入射到探測(cè)器光敏面上的最大功率，R是探測(cè)器響應(yīng)率；[4]最后根據(jù)R3和G計(jì)算探測(cè)電路工作于環(huán)境溫度上限和下限時(shí)的本底電壓，判斷本底電壓輸出是否超出設(shè)計(jì)的范圍，如超出范圍，則認(rèn)為該探測(cè)器不符合要求，需更換探測(cè)器。該方法需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)事先確定配平的溫度點(diǎn)，但是對(duì)于大多數(shù)探測(cè)電路而言，該配平溫度點(diǎn)并非最佳配平溫度點(diǎn)，也就是說(shuō)當(dāng)探測(cè)器工作在寬溫區(qū)的兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，探測(cè)器的本底信號(hào)并非恰好工作在測(cè)量系統(tǒng)所允許的探測(cè)器本底電平的上下限，沒(méi)有使輸出信號(hào)達(dá)到允許的最大值，縮小了測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種用于寬溫下電橋式中紅外探測(cè)電路的參數(shù)設(shè)計(jì)方法，可以在不改變電路結(jié)構(gòu)的情況下，使探測(cè)器的本底信號(hào)工作在測(cè)量系統(tǒng)所允許的探測(cè)器本底電平的上下限，提高探測(cè)電路的輸出信號(hào)幅度，確保測(cè)量系統(tǒng)具有較寬的動(dòng)態(tài)范圍。
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本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種基于電橋原理的中紅外探測(cè)電路參數(shù)設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟[1]根據(jù)測(cè)量系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用的溫度環(huán)境和技術(shù)要求，確定探測(cè)器工作溫度的上下限、相應(yīng)的本底電壓允許值Vbk max和Vbk min和放大電路允許的最大信號(hào)電壓幅度Vsig max ；[2]確定電橋探測(cè)臂上偏置電阻隊(duì)的阻值、電橋的偏置電壓Vbias、電橋配平臂上偏置電阻&的阻值；[3]解方程組得到配平電阻R3和放大電路的放大倍數(shù)G
權(quán)利要求
1. 一種基于電橋原理的中紅外探測(cè)電路參數(shù)設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括以下步驟[1]根據(jù)測(cè)量系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用的溫度環(huán)境和技術(shù)要求，確定探測(cè)器工作溫度的上下限、相應(yīng)的本底電壓允許值Vbk max和Vbk min和放大電路允許的最大信號(hào)電壓幅度Vsig max ；[2]確定電橋探測(cè)臂上偏置電阻隊(duì)的阻值、電橋的偏置電壓Vbias、電橋配平臂上偏置電阻R2的阻值；[3]解方程組得到配平電阻民和放大電路的放大倍數(shù)G
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電橋原理的中紅外探測(cè)電路參數(shù)設(shè)計(jì)方法，其特征在于還包括放大電路放大倍數(shù)G的復(fù)核和修正；所述的放大電路放大倍數(shù)G的復(fù)核和修正步驟為根據(jù)公式
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于電橋原理的中紅外探測(cè)電路參數(shù)設(shè)計(jì)方法，其特征在于所述的中紅外探測(cè)器為碲鎘汞、銻化銦、硫化鉛或錫化鉛中紅外探測(cè)器。
全文摘要
一種基于電橋原理的中紅外探測(cè)電路參數(shù)設(shè)計(jì)方法，首先確定探測(cè)器工作溫度的上下限、相應(yīng)的本底電壓允許值和放大電路允許的最大信號(hào)電壓幅度，再確定電橋探測(cè)臂上偏置電阻的阻值、電橋的偏置電壓、電橋配平臂上偏置電阻的阻值，并解方程組得到配平電阻和放大倍數(shù)及放大電路放大倍數(shù)的復(fù)核和修正。本發(fā)明根據(jù)每只探測(cè)器在寬溫范圍端點(diǎn)的暗電阻值、工作電壓等參數(shù)，獲得配平電阻和電路放大倍數(shù)的最優(yōu)解，提高了電橋式中紅外探測(cè)電路的輸出信號(hào)幅度和測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍，具有步驟簡(jiǎn)潔、編程方便的特點(diǎn)，可用于批量設(shè)計(jì)中紅外探測(cè)電路配平電阻和電路放大倍數(shù)參數(shù)。
文檔編號(hào)G01J1/42GK102322950SQ20111023317
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月15日
發(fā)明者馮剛, 馮國(guó)斌, 張磊, 楊鵬翎, 王振寶, 邵碧波, 陳紹武 申請(qǐng)人:西北核技術(shù)研究所