背景技術(shù)：

現(xiàn)有紅外探測器微型杜瓦主要由其頂部帶紅外窗片的窗框座，其內(nèi)設(shè)真空腔及內(nèi)管的管殼，設(shè)于窗框座與管殼之間的引線環(huán)，設(shè)置在引線環(huán)上并位于窗框座內(nèi)的裝載基板及紅外探測器組成，紅外探測器的信號通過裝載基板和引線環(huán)上的導(dǎo)線引出微型杜瓦外部。因微型杜瓦泄漏或/和真空腔體內(nèi)零件表面的放氣現(xiàn)象，致使微型杜瓦的真空度具有一定的壽命。在紅外探測器組件使用和貯存過程中，為了提高微型杜瓦的真空壽命，通常在微型杜瓦真空腔內(nèi)設(shè)置吸氣劑，以便在微型杜瓦真空度下降到設(shè)定數(shù)值后，通電激活吸氣劑來吸除真空腔內(nèi)的氣體，或是定期通電激活吸氣劑來吸除真空腔內(nèi)的氣體，從而延長微型杜瓦的真空壽命。

受微型杜瓦的用途和體積限制，現(xiàn)有的真空規(guī)管或真空計(jì)因體積過大，而無法放入紅外探測器微型杜瓦真空腔中檢測真空度值，只能通過下列主要的兩種方式來判斷真空度是否下降到需要激活吸氣劑的設(shè)定值：一是將紅外探測器微型杜瓦組件從成像系統(tǒng)中拆下后，通過測量紅外探測器的熱負(fù)載和制冷啟動(dòng)時(shí)間等參數(shù)，來間接判斷真空度是否下降，這樣做的弊端是需要使用專門的測量儀器，且技術(shù)專業(yè)性強(qiáng)、周期長、工作量大；另一種是根據(jù)研制前期試驗(yàn)所得到的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)或使用過程中的人為經(jīng)驗(yàn)判斷，來定期通電激活吸氣劑，這種定期激活吸氣劑的方式是在不知道組件內(nèi)部真實(shí)的真空度情況下進(jìn)行的，并且由于每一只微型杜瓦的泄漏情況、真空腔體內(nèi)零件表面的放氣程度等均各不相同，因此在實(shí)際操作上，難以確定激活的周期。為此本領(lǐng)域的現(xiàn)狀是：通過縮短吸氣劑激活周期的方式來保證微型杜瓦的真空可靠性。另外由于吸氣劑激活是一個(gè)高溫加熱的過程，風(fēng)險(xiǎn)極高，稍有不慎將對微型杜瓦組件造成損傷，增加微型杜瓦組件的維護(hù)成本。因此，有必要對現(xiàn)有技術(shù)加以改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能實(shí)時(shí)檢測真空度的紅外探測器微型杜瓦，以解決上述現(xiàn)在技術(shù)存在的問題。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種實(shí)時(shí)檢測紅外探測器微型杜瓦真空度的方法。

本發(fā)明通過下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種能實(shí)時(shí)檢測真空度的紅外探測器微型杜瓦，包括其內(nèi)帶真空腔、真空腔內(nèi)設(shè)內(nèi)管及吸氣劑的管殼，設(shè)于管殼上方的其頂部帶紅外窗片的窗框座，設(shè)于管殼與窗框座之間的引線環(huán)，引線環(huán)上的管腳延伸至管殼外部，窗框座內(nèi)并位于內(nèi)管的頂部設(shè)有裝載基板，裝載基板上設(shè)有紅外探測器，該紅外探測器的信號線與引線環(huán)及管腳相連，其特征在于真空腔內(nèi)設(shè)有靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片，該芯片的信號線引出后與管殼外部的檢測器相連。

所述靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片為常規(guī)芯片。

所述靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片設(shè)置在窗框座內(nèi)的裝載基板上，其信號線經(jīng)引線環(huán)及管腳向外延伸與管殼外部的檢測器相連。

所述靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片設(shè)置在管殼壁上，其信號線經(jīng)管殼壁上的管腳向外延伸與管殼外部的檢測器相連。

所述靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片設(shè)置在管殼壁的外凸座或內(nèi)凹座上，其信號線經(jīng)安裝在管殼壁上的管腳向外延伸與管殼外部的檢測器相連。

所述靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片在真空腔內(nèi)或者管殼壁上設(shè)置一個(gè)，或者在真空腔內(nèi)和管殼壁的多個(gè)方向上設(shè)置多個(gè)。

所述引線環(huán)的管腳數(shù)為25針～50針。

所述靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片的安裝在管殼壁上的管腳數(shù)為3針～12針。

本發(fā)明的第二個(gè)目的通過下列方法實(shí)現(xiàn)：一種實(shí)時(shí)檢測紅外探測器微型杜瓦真空度的方法，其特征在于包括下列步驟：

a. 根據(jù)需要測量紅外探測器組件中的紅外探測器微型杜瓦的靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片輸出電壓或電荷值；

b. 根據(jù)預(yù)先設(shè)定的真空度-靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測和諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片的輸出電荷或電壓值對照表或曲線，將步驟a得到的測量值，在對照表中查找出對應(yīng)的真空度值；

c. 當(dāng)紅外探測器組件微型杜瓦的真空度值在合格范圍時(shí)，判定組件真空度合格，不需要激活吸氣劑；當(dāng)真空度值在需要激活吸氣劑的真空度值范圍和不合格真空度值范圍時(shí)，激活吸氣劑；

d.再次測量紅外探測器組件微型杜瓦的真空值，當(dāng)紅外探測器組件微型杜瓦的真空值在合格真空值范圍時(shí)，判定組件真空度合格，當(dāng)真空度值在需要激活吸氣劑的真空度值范圍和不合格真空度值范圍時(shí)，判定杜瓦真空失效，進(jìn)行另行處理。

所述預(yù)先設(shè)定真空度-靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測和諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片的輸出電荷或電壓值對照表或曲線的方法，包括下列步驟：

A1.將微型杜瓦中相同型號的靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片安裝于一個(gè)處于靜止?fàn)顟B(tài)的真空容器中，這個(gè)真空容器具有能通過真空規(guī)或真空儀檢測其內(nèi)部真空度的功能；

B1.聯(lián)結(jié)靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片與驅(qū)動(dòng)和檢測電路，測量芯片輸出電壓或電荷值，同時(shí)記錄真空容器的真空值和芯片輸出電壓或電荷值；

C1.逐點(diǎn)調(diào)整真空容器的真空度值，每調(diào)整一次真空容器的真空度值，重復(fù)B1步驟的操作；真空容器的真空度值的調(diào)整范圍可根據(jù)需要具體確定，包括從合格真空度值范圍、需要激活吸氣劑的真空度值范圍和不合格真空度值范圍三個(gè)主要的判據(jù)區(qū)間，真空度測量點(diǎn)之間的調(diào)整間隔越小，形成的記錄表參數(shù)越可靠，曲線精度越高，同樣根據(jù)精度需要和工作量，確定測量間隔；

D1.整理測量數(shù)據(jù)，形成真空度-靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片輸出電荷或電壓值對照表，同時(shí)，根據(jù)需要，通過數(shù)值分析的方法，形成真空度-靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片輸出電荷或電壓值曲線。

本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果：通過在紅外探測器微型杜瓦真空腔體內(nèi)，安裝一個(gè)或者多個(gè)靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片后，即可利用靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片隨真空度下降、空氣阻尼增加，而導(dǎo)致振動(dòng)振幅衰減，進(jìn)而使輸出信號（電壓或者電荷）發(fā)生變化（減小）的工作原理和特性，獲得不同的輸出信號值，實(shí)現(xiàn)對微型杜瓦實(shí)際真空度的定量檢測，最終確定吸氣劑的激活時(shí)間、次數(shù)、周期。同時(shí)通過多個(gè)方向上設(shè)置的多個(gè)靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片，檢測對應(yīng)方向的角速度值等參數(shù)，最終控制載具的慣性姿態(tài)，確保紅外探測器的正常使用。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，檢測準(zhǔn)確、可靠等特點(diǎn)，可適時(shí)根據(jù)需要激活吸氣劑工作，保持紅外探測器微型杜瓦真空度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明另一結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明又一結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。

本發(fā)明提供的能實(shí)時(shí)檢測真空度的紅外探測器微型杜瓦，包括其內(nèi)帶真空腔、真空腔內(nèi)設(shè)內(nèi)管5及吸氣劑6的管殼7，設(shè)于管殼7上方的其頂部帶紅外窗片1的窗框座2，設(shè)于管殼7與窗框座2之間的引線環(huán)4，引線環(huán)4上的管腳8向下延伸至管殼7外部，窗框座2內(nèi)并位于內(nèi)管5的頂部設(shè)有裝載基板10，裝載基板10上設(shè)有紅外探測器3，該紅外探測器3的信號線9與引線環(huán)4及管腳8相連，其中：在窗框座2內(nèi)的裝載基板10上設(shè)有靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片12，靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片12的信號線11經(jīng)引線環(huán)4及管腳8向下延伸與管殼7外部的檢測器相連，如圖1。

在管殼7壁上設(shè)有靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的微機(jī)械陀螺芯片121，其信號線11經(jīng)管殼7壁上的管腳13向外延伸與管殼7外部的檢測器相連，如圖2。

在管殼7壁的外凸座14上設(shè)有靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片12，其信號線11經(jīng)安裝在管殼7壁外凸座14上的管腳13向外延伸與管殼7外部的檢測器相連，如圖3。

靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片在真空腔內(nèi)或者管殼壁上設(shè)置一個(gè)，如圖1、2、3，也可根據(jù)需要在真空腔內(nèi)和管殼壁的多個(gè)方向上設(shè)置多個(gè)。

本發(fā)明的真空度測量原理如下：

本發(fā)明所用的靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片，分成驅(qū)動(dòng)電極端和檢測電極端兩個(gè)部分，靜電驅(qū)動(dòng)是指采用在驅(qū)動(dòng)電極端施加變化電壓產(chǎn)生的靜電力作為驅(qū)動(dòng)力，電容檢測是指通過對檢測電極端進(jìn)行測量引起的電容（電壓或者電荷）變化的測量方法。

靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片工作時(shí)，在驅(qū)動(dòng)電極端施加一個(gè)振幅和頻率固定的激勵(lì)信號，使靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片的驅(qū)動(dòng)電極端作同頻率有阻尼受迫振動(dòng)，這個(gè)有阻尼受迫振動(dòng)耦合到檢測電極端，使檢測電極端也進(jìn)行有阻尼受迫振動(dòng)，通過測量檢測端的振動(dòng)的振幅變化而引起的輸出電荷或電壓變化，即可實(shí)現(xiàn)對信號（如角速度等慣性輸入信號）的測量。

本發(fā)明將靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片視為一個(gè)質(zhì)量-彈簧-阻尼振動(dòng)系統(tǒng)，并根據(jù)牛頓力學(xué)，按下式（1）計(jì)算出單自由度質(zhì)量-彈簧-阻尼的受迫振動(dòng)系統(tǒng)質(zhì)點(diǎn)的振幅A：

式（1）中：

A是振動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)點(diǎn)振幅；

F₀是驅(qū)動(dòng)電極端耦合到檢測電極端激勵(lì)力的大?。?/p>

m是檢測電極端質(zhì)點(diǎn)的等效質(zhì)量；

ω是激勵(lì)力的圓頻率；

k是檢測電極端等效彈簧的剛度系數(shù)；

c是系統(tǒng)的粘性阻尼系數(shù)。

由式（1）可知，質(zhì)點(diǎn)振幅A與振動(dòng)系統(tǒng)的粘性阻尼系數(shù)c相關(guān)，對于安裝在杜瓦內(nèi)部的靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片，其剛度系數(shù)k和質(zhì)量m已確定，在輸入的驅(qū)動(dòng)信號頻率和振幅確定的條件下，驅(qū)動(dòng)電極端耦合到檢測電極端激勵(lì)力的大小F₀和激勵(lì)力的圓頻率ω也是確定的，這樣，靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片的檢測電極端振幅A的大小僅與粘性阻尼系數(shù)c相關(guān)，粘性阻尼系數(shù)c越大，質(zhì)點(diǎn)的振幅A越?。环粗?，粘性阻尼系數(shù)c越小，質(zhì)點(diǎn)的振幅A越大。

在本發(fā)明的靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片及其安裝結(jié)構(gòu)中，其系統(tǒng)的粘性阻尼系數(shù)c與材料、結(jié)構(gòu)、安裝方式和空氣密度ρ相關(guān)，在靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子或微機(jī)械陀螺芯片完成加工和安裝后，系統(tǒng)的材料、結(jié)構(gòu)和安裝方式就已經(jīng)確定，研究表明，在大部分的靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子或微機(jī)械陀螺系統(tǒng)中，系統(tǒng)的粘性阻尼系數(shù)是影響信號輸出的主要因素，且與工作環(huán)境的空氣密度ρ成正比關(guān)系，如（2）所示。

根據(jù)公式（2）可知，在本發(fā)明中，微型杜瓦的真空度越低（空氣密度ρ越大），微型杜瓦內(nèi)靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片工作時(shí)的粘性阻尼系數(shù)c越大；微型杜瓦的真空度越高（空氣密度ρ越小），微型杜瓦內(nèi)靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子或微機(jī)械陀螺芯片工作時(shí)的粘性阻尼系數(shù)c越小。

根據(jù)公式（1）可知，微型杜瓦內(nèi)靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片工作時(shí)的粘性阻尼系數(shù)c越大，靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片檢測端的振幅A越小，即輸出電荷或電壓越??；微型杜瓦內(nèi)靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片工作時(shí)的粘性阻尼系數(shù)c越小，靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片檢測端的振幅A越大，即輸出電荷或電壓越大。

因此根據(jù)公式（1）和公式（2）的原理和特性，通過測量微型杜瓦內(nèi)靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片輸出信號值（電壓或電荷），即可檢測出杜瓦內(nèi)部的空氣密度值，即檢測出杜瓦內(nèi)部的真空度值。

本發(fā)明所述的紅外探測器微型杜瓦真空度測量方法是：對完成真空封裝后的微型杜瓦組件，需要預(yù)先標(biāo)定在不同真空度條件下，靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片的輸出電荷或電壓值，從而形成真空標(biāo)定記錄表或曲線，并以此作為杜瓦組件在貯存及使用過程中，靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片的輸出電荷或電壓值與微型杜瓦真空腔內(nèi)部真空度的測量對照表，具體標(biāo)定方法如下：

a.將微型杜瓦中相同型號的靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片安裝于一個(gè)處于靜止?fàn)顟B(tài)的真空容器中，這個(gè)真空容器具有能通過真空規(guī)或真空儀檢測其內(nèi)部真空度的功能；

b.聯(lián)結(jié)靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片與驅(qū)動(dòng)和檢測電路，測量芯片輸出信號（電壓或者電荷），同時(shí)記錄真空容器的真空值和芯片輸出信號（電壓或者電荷）值；

c.逐點(diǎn)調(diào)整真空容器的真空度值，每調(diào)整一次真空容器的真空度值，重復(fù)b步驟的操作；真空容器的真空度值的調(diào)整范圍可根據(jù)需要具體確定，包括從合格真空度值范圍、需要激活吸氣劑的真空度值范圍和不合格真空度值范圍三個(gè)主要的判據(jù)區(qū)間，真空度測量點(diǎn)之間的調(diào)整間隔越小，形成的記錄表參數(shù)越可靠（曲線精度越高），同樣根據(jù)精度需要和工作量，確定測量間隔；

d.整理測量數(shù)據(jù)，形成真空度-靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片輸出信號（電荷或電壓）值對照表，同時(shí)，根據(jù)需要，通過數(shù)值分析的方法，形成真空度-靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片輸出信號（電荷或電壓）值曲線；真空度-靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片輸出信號（電荷或電壓）值對照表是電子文檔或紙質(zhì)形式；對照表或曲線作為紅外探測器組件出廠的隨機(jī)文件，在紅外探測器組件出廠時(shí)，與組件一起交付用戶。

在紅外探測器組件出廠后的使用和貯存的過程中，紅外探測器組件微型杜瓦內(nèi)部真空度的測量和判斷吸氣劑是否需要激活的方法如下：

a. 定期（如每隔兩年）測量紅外探測器組件中的紅外探測器微型杜瓦的靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片輸出信號（電壓或者電荷）輸出值；

b. 根據(jù)真空度-靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測和諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片輸出信號（電荷或電壓）值對照表，查找出對應(yīng)的真空度值；

c. 當(dāng)紅外探測器組件微型杜瓦的真空度值在合格范圍時(shí)，判定組件真空度合格，不需要激活吸氣劑；當(dāng)真空度值在需要激活吸氣劑的真空度值范圍和不合格真空度值范圍時(shí)，激活吸氣劑，并再次測量紅外探測器組件微型杜瓦的真空值，當(dāng)紅外探測器組件微型杜瓦的真空值在合格真空值范圍時(shí)，判定組件真空度合格，當(dāng)真空度值在需要激活吸氣劑的真空度值范圍和不合格真空度值范圍時(shí)，判定杜瓦真空失效，需要另行處理。

紅外探測器組件微型杜瓦內(nèi)部真空度的下一次的測量時(shí)間可根據(jù)前幾次的測量結(jié)果和對照表進(jìn)行預(yù)估。

通過本發(fā)明，可實(shí)時(shí)檢測靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片的輸出信號（電壓或者電荷）變化，定量的測量紅外探測器微型杜瓦的真空度，從而精確確定微型杜瓦真空壽命和吸氣劑的激活時(shí)間，同時(shí)微型杜瓦真空腔體內(nèi)安裝的靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片可以用于測量微型杜瓦所承受的角速度等慣性參數(shù)，減小紅外探測器微型杜瓦真空維護(hù)時(shí)間，同時(shí)，靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片與紅外探測器共用微型杜瓦封裝，去除靜電驅(qū)動(dòng)-電容檢測的諧振子芯片或微機(jī)械陀螺芯片的真空封裝冗余和降低維護(hù)成本。