CN112097949A - 一种光热反射测温方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于微电子测温技术领域，提供了一种光热反射测温方法及装置，所述方法包括：控制被测件处于预设初始温度，采集被测件此时的反射率，得到第一反射率；控制被测件的温度升高ΔT₀，在被测件温度改变的同时向被测件通入电流，温度稳定后采集通电被测件的反射率，得到第二反射率；控制通电被测件的温度降低ΔT₀，温度稳定后采集通电被测件的反射率，得到第三反射率；基于第一反射率、第二反射率和第三反射率确定被测件的温度变化量。本发明能够一次性测量被测件的温度变化量，节省电流周期性变化时等待被测件温度稳定所需的时间，提高测量效率。

Description

一种光热反射测温方法及装置

技术领域

本发明属于微电子测温技术领域，尤其涉及一种光热反射测温方法及装置。

背景技术

光热反射测温技术因具有空间分辨率高、能够有效分析微小结构的热分布情况等优势，被广泛应用于光电子器件、微电子器件以及MEMS器件的热分布检测中。

光热反射测温技术的原理是首先测量被测件不加电时的热反射率校准系数，再对被测件施加周期性电信号测量温度变化量。然而，在对温度变化量的测量过程中，为了使被测件温度达到稳态，在对被测件施加周期性电信号以后往往需要等待较长时间，导致光热反射测温耗时长、效率低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种光热反射测温方法及装置，以解决现有技术光热反射测温耗时长、效率低的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种光热反射测温方法，包括：

控制被测件处于预设初始温度，采集被测件此时的反射率，得到第一反射率；

控制被测件的温度升高ΔT₀，在被测件温度改变的同时向被测件通入电流，温度稳定后采集通电被测件的反射率，得到第二反射率；

控制通电被测件的温度降低ΔT₀，温度稳定后采集通电被测件的反射率，得到第三反射率；

基于第一反射率、第二反射率和第三反射率确定被测件的温度变化量。

可选的，采集被测件此时的反射率，得到第一反射率，包括：

以预设频率采集N次被测件的反射率；

计算采集的N个反射率的平均值，得到第一反射率。

可选的，基于第一反射率、第二反射率和第三反射率确定被测件的温度变化量，包括：

基于第二反射率和第三反射率确定被测件的热反射率校准系数；

根据第一反射率、第三反射率以及热反射率校准系数确定被测件的温度变化量。

可选的，基于第二反射率和第三反射率确定被测件的热反射率校准系数，包括：

其中，C_TR为热反射率校准系数，C_H为第二反射率，C_L为第三反射率。

可选的，根据第一反射率、第三反射率以及热反射率校准系数确定被测件的温度变化量，包括：

其中，ΔT为被测件的温度变化量，C₀为第一反射率，C_L为第三反射率，C_TR为热反射率校准系数。

本发明实施例的第二方面提供了一种光热反射测温装置，包括：

第一控制/采集模块，用于控制被测件处于预设初始温度，采集被测件此时的反射率，得到第一反射率；

第二控制/采集模块，用于在采集被测件的第一反射率之后，控制被测件的温度升高ΔT₀，并在被测件温度改变的同时向被测件通入电流，温度稳定后采集通电被测件的反射率，得到第二反射率；

第三控制/采集模块，用于在采集通电被测件的第二反射率之后，控制通电被测件的温度降低ΔT₀，温度稳定后采集通电被测件的反射率，得到第三反射率；

数据处理模块，用于基于第一反射率、第二反射率和第三反射率确定被测件的温度变化量。

可选的，第一控制/采集模块还用于：

以预设频率采集N次被测件的反射率；

计算采集的N个反射率的平均值，得到第一反射率。

可选的，数据处理模块还用于：

基于第二反射率和第三反射率确定被测件的热反射率校准系数；

根据第一反射率、第三反射率以及热反射率校准系数确定被测件的温度变化量。

可选的，基于第二反射率和第三反射率确定被测件的热反射率校准系数，包括：

其中，C_TR为热反射率校准系数，C_H为第二反射率，C_L为第三反射率。

可选的，根据第一反射率、第三反射率以及热反射率校准系数确定被测件的温度变化量，包括：

其中，ΔT为被测件的温度变化量，C₀为第一反射率，C_L为第三反射率，C_TR为热反射率校准系数。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：

本发明的光热反射测温方法通过在对被测件进行升温的同时向被测件通入电流，能够节省电流周期性变化时等待被测件温度稳定所需的时间，并且相对于传统光热反射测温中分两步测量被测件的温度变化量，本发明能够一次性测量被测件的温度变化量，提高了测量效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种光热反射测温方法的实现流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种光热反射测温装置的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

本发明实施例的第一方面提供了一种光热反射测温方法，参照图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤S101，控制被测件处于预设初始温度，采集被测件此时的反射率，得到第一反射率。

在本发明实施例中，控制被测件处于预设初始温度可以通过控温装置来实现，通过给控温装置设定一个固定的初始温度值，利用控温装置对被测件进行控温，可以使被测件的温度稳定在确定的预设初始温度。在被测件的温度稳定之后，可以通过CCD相机采集被测件的反射率。

步骤S102，控制被测件的温度升高ΔT₀，在被测件温度改变的同时向被测件通入电流，温度稳定后采集通电被测件的反射率，得到第二反射率。

在本发明实施例中，可以通过将控温装置的设定温度调高ΔT₀，进而通过控温装置对被测件进行控温使被测件的温度也升高ΔT₀。由于利用控温装置改变被测件的温度并使其趋于平稳一般需要几分钟的时间，可以在改变控温装置设定温度的同时，向被测件通入电流，在被测件温度提升的过程中，电流周期性变化所造成的温度波动也逐渐趋于平稳。需要指出的是，在被测件的温度稳定后，被测件实际升高的温度值为ΔT₀与电流产生的温升之和。

步骤S103，控制通电被测件的温度降低ΔT₀，温度稳定后采集通电被测件的反射率，得到第三反射率。

在本发明实施例中，保持被测件处于通电状态，将控温装置的温度设定值调低ΔT₀，进而通过控温装置对被测件进行控温使被测件的温度也降低ΔT₀。

步骤S104，基于所第一反射率、第二反射率和第三反射率确定被测件的温度变化量。

可选的，采集被测件此时的反射率，得到第一反射率，包括：

以预设频率采集N次被测件的反射率；

计算采集的N个反射率的平均值，得到第一反射率。

在本发明实施例中，为了提高信噪比，可以设定CCD相机以预设频率采集N次被测件的反射率，计算采集的N个反射率的平均值，得到第一反射率；在实际应用中，为了提高信噪比，还可以重复M次步骤S101-S104，得到M个第一反射率求平均值来作为第一反射率，N和M的值越大，信噪比越高。同理，第二反射率、第三反射率的采集和确定过程也可以包括上述步骤。

可选的，基于第一反射率、第二反射率和第三反射率确定被测件的温度变化量，包括：

基于第二反射率和第三反射率确定被测件的热反射率校准系数；

根据第一反射率、第三反射率以及所述热反射率校准系数确定被测件的温度变化量。

在本发明实施例中，由于第二反射率和第三反射率对应的被测件均为通电状态，所以两者对应的被测件的温度差就是控温装置的温度改变量ΔT₀，根据被测件的温度差和反射率变化量之间的关系即可计算得到被测件的热反射率校准系数；而第一反射率和第三反射率对应的被测件的控制温度相同，所以两者对应的被测件的温度差为被测件通电产生的温升，根据反射率变化量和热反射率校准系数，即可计算得到被测件通电产生的温升。

可选的，基于第二反射率和第三反射率确定被测件的热反射率校准系数，包括：

其中，C_TR为热反射率校准系数，C_H为第二反射率，C_L为第三反射率。

可选的，根据第一反射率、第三反射率以及热反射率校准系数确定被测件的温度变化量，包括：

其中，ΔT为被测件的温度变化量，C₀为第一反射率，C_L为第三反射率，C_TR为热反射率校准系数。

本发明实施例的第二方面提供了一种光热反射测温装置，如图2所示，该光热反射测温装置2包括：

第一控制/采集模块21，用于控制被测件处于预设初始温度，采集被测件此时的反射率，得到第一反射率；

第二控制/采集模块22，用于在采集被测件的第一反射率之后，控制被测件的温度升高ΔT₀，并在被测件温度改变的同时向被测件通入电流，温度稳定后采集通电被测件的反射率，得到第二反射率；

第三控制/采集模块23，用于在采集通电被测件的第二反射率之后，控制通电被测件的温度降低ΔT₀，温度稳定后采集通电被测件的反射率，得到第三反射率；

数据处理模块24，用于基于第一反射率、第二反射率和第三反射率确定被测件的温度变化量。

可选的，第一控制/采集模块还用于：

以预设频率采集N次被测件的反射率；

计算采集的N个反射率的平均值，得到第一反射率。

可选的，数据处理模块还用于：

基于第二反射率和第三反射率确定被测件的热反射率校准系数；

根据第一反射率、第三反射率以及热反射率校准系数确定被测件的温度变化量。

可选的，基于第二反射率和第三反射率确定被测件的热反射率校准系数，包括：

其中，C_TR为热反射率校准系数，C_H为第二反射率，C_L为第三反射率。

可选的，根据第一反射率、第三反射率以及热反射率校准系数确定被测件的温度变化量，包括：

其中，ΔT为被测件的温度变化量，C₀为第一反射率，C_L为第三反射率，C_TR为热反射率校准系数。

由以上内容可知，本发明的光热反射测温方法通过在对被测件进行升温的同时向被测件通入电流，能够节省电流周期性变化时等待被测件温度稳定所需的时间，并且相对于传统光热反射测温中分两步测量被测件的温度变化量，本发明能够一次性测量被测件的温度变化量，提高了测量效率。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光热反射测温方法，其特征在于，包括：

控制被测件处于预设初始温度，采集被测件此时的反射率，得到第一反射率；

控制所述被测件的温度升高ΔT₀，在所述被测件温度改变的同时向所述被测件通入电流，温度稳定后采集通电被测件的反射率，得到第二反射率；

控制所述通电被测件的温度降低ΔT₀，温度稳定后采集所述通电被测件的反射率，得到第三反射率；

基于所述第一反射率、第二反射率和第三反射率确定被测件的温度变化量。

2.如权利要求1所述的光热反射测温方法，其特征在于，所述采集被测件此时的反射率，得到第一反射率，包括：

以预设频率采集N次被测件的反射率；

计算采集的N个反射率的平均值，得到第一反射率。

3.如权利要求1所述的光热反射测温方法，其特征在于，所述基于所述第一反射率、第二反射率和第三反射率确定被测件的温度变化量，包括：

基于所述第二反射率和所述第三反射率确定被测件的热反射率校准系数；

根据所述第一反射率、所述第三反射率以及所述热反射率校准系数确定被测件的温度变化量。

4.如权利要求3所述的光热反射测温方法，其特征在于，所述基于所述第二反射率和所述第三反射率确定被测件的热反射率校准系数，包括：

其中，C_TR为热反射率校准系数，C_H为第二反射率，C_L为第三反射率。

5.如权利要求3所述的光热反射测温方法，其特征在于，所述根据所述第一反射率、所述第三反射率以及所述热反射率校准系数确定被测件的温度变化量，包括：

其中，ΔT为被测件的温度变化量，C₀为第一反射率，C_L为第三反射率，C_TR为热反射率校准系数。

6.一种光热反射测温装置，其特征在于，包括：

第一控制/采集模块，用于控制被测件处于预设初始温度，采集被测件此时的反射率，得到第一反射率；

第二控制/采集模块，用于在采集被测件的第一反射率之后，控制所述被测件的温度升高ΔT₀，并在所述被测件温度改变的同时向所述被测件通入电流，温度稳定后采集通电被测件的反射率，得到第二反射率；

第三控制/采集模块，用于在采集通电被测件的第二反射率之后，控制所述通电被测件的温度降低ΔT₀，温度稳定后采集所述通电被测件的反射率，得到第三反射率；

数据处理模块，用于基于所述第一反射率、第二反射率和第三反射率确定被测件的温度变化量。

7.如权利要求6所述的光热反射测温装置，其特征在于，所述第一控制/采集模块还用于：

以预设频率采集N次被测件的反射率；

计算采集的N个反射率的平均值，得到第一反射率。

8.如权利要求6所述的光热反射测温装置，其特征在于，所述数据处理模块还用于：

基于所述第二反射率和所述第三反射率确定被测件的热反射率校准系数；

根据所述第一反射率、所述第三反射率以及所述热反射率校准系数确定被测件的温度变化量。

9.如权利要求8所述的光热反射测温装置，其特征在于，所述基于所述第二反射率和所述第三反射率确定被测件的热反射率校准系数，包括：

其中，C_TR为热反射率校准系数，C_H为第二反射率，C_L为第三反射率。

10.如权利要求9所述的光热反射测温装置，其特征在于，所述根据所述第一反射率、所述第三反射率以及所述热反射率校准系数确定被测件的温度变化量，包括：

其中，ΔT为被测件的温度变化量，C₀为第一反射率，C_L为第三反射率，C_TR为热反射率校准系数。

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