一種熱電堆探測(cè)器的快速響應(yīng)實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及探測(cè)器領(lǐng)域，尤其是熱電堆探測(cè)器的快速響應(yīng)實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 熱電堆探測(cè)器相對(duì)于光電型探測(cè)器，具有光譜響應(yīng)平坦以及光譜范圍寬等優(yōu)點(diǎn)， 在光電測(cè)試、計(jì)量等方面具有廣泛的應(yīng)用。在熱電堆探測(cè)器中，上升時(shí)間是一個(gè)重要參數(shù)， 是指由于被測(cè)量的階躍提高，探測(cè)器輸出信號(hào)從最大值的10%上升到90%所需的時(shí)間。熱 電堆探測(cè)器的上升曲線(xiàn)一般被認(rèn)為符合理論指數(shù)形式：
[0003]
(1)
[0004] 式中Vt是一定功率的激光照射探測(cè)器的實(shí)時(shí)輸出電壓;Vmax是一定功率的激光照 射探測(cè)器穩(wěn)態(tài)響應(yīng)電壓；τ是時(shí)間常數(shù)，屬于熱電堆探測(cè)器的固有參數(shù)，一般采用擬合計(jì)算 得到。
[0005] 但是，熱電堆探測(cè)器的響應(yīng)速度慢，上升時(shí)間一般大于30s，不能實(shí)時(shí)輸出入射參 數(shù)的真實(shí)性能，影響測(cè)試效率。目前，現(xiàn)有技術(shù)中未發(fā)現(xiàn)能夠解決熱電堆探測(cè)器響應(yīng)速度的 方法。
[0006] 另外，熱電堆探測(cè)器在實(shí)際應(yīng)用中，由于熱量損失、熱電偶噪聲等因素的影響，熱 電堆探測(cè)器的上升曲線(xiàn)不能很好的與理論指數(shù)形式（1)吻合。因此，采用理論指數(shù)形式（1) 擬合得到的時(shí)間常數(shù)存在較大誤差，不利于熱電堆探測(cè)器輸出電壓的后續(xù)處理。
[0007] 目前，熱電堆探測(cè)器輸出電壓的上升曲線(xiàn)一般被認(rèn)為符合理論指數(shù)函數(shù)形式，通 過(guò)這種函數(shù)形式擬合得到的時(shí)間常數(shù)存在較大誤差，不利于熱電堆探測(cè)器輸出電壓的后續(xù) 處理。另外，熱電堆探測(cè)器的響應(yīng)速度慢，上升時(shí)間一般大于30s，不能實(shí)時(shí)輸出入射參數(shù)的 真實(shí)性能，影響測(cè)試效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，提出了一種熱電堆探測(cè)器的快速響應(yīng)實(shí)現(xiàn)方法，本方 法能夠?qū)崿F(xiàn)縮短上升時(shí)間，提高測(cè)試速度，快速測(cè)量入射信號(hào)的變化。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0010] -種熱電堆探測(cè)器的快速響應(yīng)實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟：
[0011] (1)確定熱電堆探測(cè)器輸出電壓的上升曲線(xiàn)的實(shí)際規(guī)律函數(shù)；
[0012] (2)使用激光照射熱電堆探測(cè)器，測(cè)試熱電堆探測(cè)器的輸出電壓，記錄上升曲線(xiàn)；
[0013] (3)根據(jù)步驟（1)確定的熱電堆探測(cè)器輸出電壓的上升曲線(xiàn)的規(guī)律函數(shù)，對(duì)熱電堆 探測(cè)器輸出電壓的上升曲線(xiàn)部分進(jìn)行擬合，得到時(shí)間常數(shù)；
[0014] (4)在熱電堆探測(cè)器的實(shí)際使用中，根據(jù)計(jì)算得到的實(shí)際時(shí)間常數(shù)，對(duì)熱電堆探測(cè) 器的實(shí)時(shí)輸出電壓進(jìn)行處理，獲得熱電堆探測(cè)器的快速響應(yīng)電壓。
[0015] 所述步驟(1)中，熱電堆探測(cè)器的上升曲線(xiàn)符合指數(shù)形式：
[0016] ⑴
[0017] 式中vt是一定功率的激光照射探測(cè)器的實(shí)時(shí)輸出電壓;t是時(shí)間；τ是時(shí)間常數(shù)，屬 于熱電堆探測(cè)器的固有參數(shù);a是熱電堆探測(cè)器的快速響應(yīng)電壓;b是指數(shù)函數(shù)的系數(shù)。
[0018]所述步驟(2)中，使用激光照射熱電堆探測(cè)器。優(yōu)選的，其功率穩(wěn)定度小于或等于 萬(wàn)分之一。
[0019] 所述步驟(2)中，采用示波器或電壓表測(cè)試熱電堆探測(cè)器的輸出電壓。
[0020] 所述步驟(3)中，采用最小二乘法對(duì)熱電堆探測(cè)器輸出電壓的上升曲線(xiàn)進(jìn)行指數(shù) 擬合，獲得時(shí)間常數(shù)。
[0021] 所述步驟(4)中，采用以下公式對(duì)熱電堆探測(cè)器的實(shí)時(shí)輸出電壓進(jìn)行處理，獲得熱 電堆探測(cè)器的快速響應(yīng)電壓：
[0022]
(2)
[0023] 式中Vk、Vk+1分別是一定功率的激光照射熱電堆探測(cè)器時(shí)，熱電堆探測(cè)器在tk、tk+1 時(shí)刻的輸出電壓;t是時(shí)間；τ是時(shí)間常數(shù)，屬于熱電堆探測(cè)器的固有參數(shù);a是熱電堆探測(cè)器 的快速響應(yīng)電壓。
[0024] 其中，快速響應(yīng)電壓a(k)對(duì)應(yīng)的測(cè)試時(shí)間是tk+i。
[0025]本發(fā)明的有益效果為：
[0026]本發(fā)明通過(guò)對(duì)熱電堆探測(cè)器的實(shí)時(shí)輸出電壓信號(hào)進(jìn)行處理，提高了測(cè)試速度，使 上升時(shí)間縮短到3s之內(nèi)。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為本發(fā)明的流程示意圖。
[0028]圖2為熱電堆探測(cè)器輸出電壓的上升曲線(xiàn)和使用本發(fā)明獲得的上升曲線(xiàn)。
【具體實(shí)施方式】：
[0029]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0030]如圖1所示，一種熱電堆探測(cè)器的快速響應(yīng)實(shí)現(xiàn)方法。技術(shù)方案如下：
[0031]步驟(1):本發(fā)明提出熱電堆探測(cè)器輸出電壓的上升曲線(xiàn)符合指數(shù)形式：
[0032]
CD
[0033]式中Vt是一定功率的激光照射探測(cè)器的實(shí)時(shí)輸出電壓;t是時(shí)間；τ是時(shí)間常數(shù)，屬 于熱電堆探測(cè)器的固有參數(shù);a是熱電堆探測(cè)器的快速響應(yīng)電壓;b是指數(shù)函數(shù)的系數(shù)。 [0034]步驟(2):使用1064nm的激光照射熱電堆探測(cè)器，采用穩(wěn)功儀控制激光功率的穩(wěn)定 度，使其達(dá)到萬(wàn)分之一，設(shè)定激光器的輸出功率是420mW，采用示波器測(cè)試熱電堆探測(cè)器的 輸出電壓，記錄上升曲線(xiàn)部分，如圖2中虛線(xiàn)所示，此時(shí)熱電堆探測(cè)器輸出的最大電壓是 0.161V，上升時(shí)間大于30s。
[0035]步驟(3):根據(jù)公式（1)的指數(shù)形式，使用最小二乘法對(duì)熱電堆探測(cè)器輸出電壓的 上升曲線(xiàn)部分進(jìn)行指數(shù)擬合，獲得時(shí)間常數(shù)τ= 12.3935s。
[0036] 步驟(4):采用公式（2)對(duì)熱電堆探測(cè)器的實(shí)時(shí)輸出電壓進(jìn)行處理，可以獲得熱電 堆探測(cè)器的快速響應(yīng)電壓：
[0037]
(2)
[0038] 式中Vk、Vk+1分別是一定功率的激光照射熱電堆探測(cè)器時(shí)，熱電堆探測(cè)器在tk、tk+1 時(shí)刻的輸出電壓;t是時(shí)間；τ是時(shí)間常數(shù)，屬于熱電堆探測(cè)器的固有參數(shù);a是熱電堆探測(cè)器 的快速響應(yīng)電壓。
[0039] 其中，快速響應(yīng)電壓a(k)對(duì)應(yīng)的測(cè)試時(shí)間是tk+i。
[0040]采用本發(fā)明獲得的熱電堆探測(cè)器的快速響應(yīng)電壓如圖2中實(shí)線(xiàn)所示，此時(shí)熱電堆 探測(cè)器輸出電壓的上升時(shí)間小于3s。
[0041]在本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中，采用功率穩(wěn)定的激光照射熱電堆探測(cè)器，獲得的熱 電堆探測(cè)器的上升曲線(xiàn)才能更準(zhǔn)確，從而精確計(jì)算出時(shí)間常數(shù)。
[0042]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范 圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不 需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以?xún)?nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種熱電堆探測(cè)器的快速響應(yīng)實(shí)現(xiàn)方法，其特征是:包括以下步驟： (1) 確定熱電堆探測(cè)器輸出電壓的上升曲線(xiàn)的實(shí)際規(guī)律函數(shù)； (2) 使用激光照射熱電堆探測(cè)器，測(cè)試熱電堆探測(cè)器的輸出電壓，記錄上升曲線(xiàn)； (3) 根據(jù)步驟（1)確定的熱電堆探測(cè)器輸出電壓的上升曲線(xiàn)的規(guī)律函數(shù)，對(duì)熱電堆探測(cè) 器輸出電壓的上升曲線(xiàn)進(jìn)行擬合，獲得時(shí)間常數(shù)； (4) 在熱電堆探測(cè)器實(shí)際使用時(shí)，根據(jù)計(jì)算得到的時(shí)間常數(shù)，對(duì)熱電堆探測(cè)器的實(shí)時(shí)輸 出電壓進(jìn)行處理，獲得熱電堆探測(cè)器的快速響應(yīng)電壓。2. 如權(quán)利要求1所述的一種熱電堆探測(cè)器的快速響應(yīng)實(shí)現(xiàn)方法，其特征是：所述步驟 (1) 中，熱電堆探測(cè)器輸出電壓的上升曲線(xiàn)符合指數(shù)形式：式中Vt是一定功率的激光照射探測(cè)器的實(shí)時(shí)輸出電壓;t是時(shí)間；τ是時(shí)間常數(shù)，屬于熱 電堆探測(cè)器的固有參數(shù);a是熱電堆探測(cè)器的快速響應(yīng)電壓;b是指數(shù)函數(shù)的系數(shù)。3. 如權(quán)利要求1所述的一種熱電堆探測(cè)器的快速響應(yīng)實(shí)現(xiàn)方法，其特征是：所述步驟 (2) 中，使用功率穩(wěn)定度小于或等于萬(wàn)分之一的激光照射熱電堆探測(cè)器。4. 如權(quán)利要求1所述的一種熱電堆探測(cè)器的快速響應(yīng)實(shí)現(xiàn)方法，其特征是：所述步驟 (2) 中，采用示波器或電壓表測(cè)試熱電堆探測(cè)器的輸出電壓。5. 如權(quán)利要求1所述的一種熱電堆探測(cè)器的快速響應(yīng)實(shí)現(xiàn)方法，其特征是：所述步驟 (3) 中，采用最小二乘法對(duì)熱電堆探測(cè)器輸出電壓的上升曲線(xiàn)進(jìn)行指數(shù)擬合。6. 如權(quán)利要求1所述的一種熱電堆探測(cè)器的快速響應(yīng)實(shí)現(xiàn)方法，其特征是：所述步驟 (4) 中，采用以下公式對(duì)熱電堆探測(cè)器的實(shí)時(shí)輸出電壓進(jìn)行處理，獲得熱電堆探測(cè)器的快速 響應(yīng)電壓：丨. 式中Vk、Vk+1*別是一定功率的激光照射熱電堆探測(cè)器時(shí)，熱電堆探測(cè)器在tk、t k+1時(shí)刻 的輸出電壓;t是時(shí)間；τ是時(shí)間常數(shù)，屬于熱電堆探測(cè)器的固有參數(shù);a是熱電堆探測(cè)器的快 速響應(yīng)電壓。 其中，快速響應(yīng)電壓a(k)對(duì)應(yīng)的測(cè)試時(shí)間是tk+i。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種熱電堆探測(cè)器的快速響應(yīng)實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟：確定熱電堆探測(cè)器輸出電壓的上升規(guī)律函數(shù)；使用穩(wěn)定功率的激光照射熱電堆探測(cè)器，測(cè)試熱電堆探測(cè)器的輸出電壓，記錄上升曲線(xiàn)；對(duì)熱電堆探測(cè)器輸出電壓的上升曲線(xiàn)部分進(jìn)行指數(shù)擬合，得到時(shí)間常數(shù)；對(duì)熱電堆探測(cè)器的實(shí)時(shí)輸出電壓進(jìn)行處理，獲得熱電堆探測(cè)器的快速響應(yīng)電壓。通過(guò)對(duì)熱電堆探測(cè)器的輸出電壓信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，縮短了上升時(shí)間，提高了測(cè)試速度。
【IPC分類(lèi)】G01J5/12
【公開(kāi)號(hào)】CN105424200
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510749757
【發(fā)明人】張鵬, 韓順利, 韓強(qiáng), 董杰, 吳寅初
【申請(qǐng)人】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所
【公開(kāi)日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年11月4日