CN113252189B - 红外探测器高精度低温漂测温电路的温漂标定方法 - Google Patents

红外探测器高精度低温漂测温电路的温漂标定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了红外探测器高精度低温漂测温电路的温漂标定方法，包括：将信号模拟输入源、高精度测温控制电路、测试设备三者之间依次通过连接线缆连接；建立放大电路和参考电路在输入源不同输入档位下的温漂比例关系表；将温漂比例关系表进行线性插值，得到放大电路变化1个数字量与参考电路变化量的补偿关系表并对放大电路输出的数字温度信号进行温漂补偿处理。本发明用于标定红外探测器高精度低温漂测温电路中放大电路、参考电路与环境温度关系，并建立放大电路和参考电路的温漂变化关系。

Description

红外探测器高精度低温漂测温电路的温漂标定方法
技术领域
本发明属于航天光学遥感器技术领域，涉及高精度低温漂焦面测温电路温漂标定方法，可用于对高精度焦面测温电路进行温漂标定以及温漂补偿效果验证。
背景技术
在空间遥感成像领域，低温环境是红外探测器的重要组成部分。
随着红外遥感谱段越来长，要求红外MCT探测器的温度越来越低，温度稳定性越来越高，目前长波MCT探测器的焦面控温精度要求达到0.01℃。目前传统的测温方法没有温漂补偿电路，存在由于制冷控制盒内部功率驱动电路发热严重，导致测温电路温漂较大，测控温重复性差的问题。
发明内容
本发明的技术解决问题是：提供了红外探测器高精度低温漂测温电路的温漂标定方法。采用本发明可以解决高精度低温漂测温电路的温漂标定及温漂补偿效果验证问题。
本发明的技术解决方案是：
红外探测器高精度低温漂测温电路的温漂标定方法，包括步骤如下：
1)将信号模拟输入源、高精度测温控制电路、测试设备三者之间依次通过连接线缆连接；高精度测温控制电路放置在温循箱内部；温循箱用于对高精度测温控制电路进行温度调整；高精度测温控制电路包括：放大电路和参考电路；
2)将信号模拟输入源调到需要测量的档位；
3)测试设备记录常温下的放大电路和参考电路的数据；
4)温循箱由起始温度开始，按增温步长改变温度，每次增温后待高精度测温控制电路到温后稳定，使用测试设备记录放大电路输出的数字温度信号和参考电路的数字补偿信号；获得多组数字温度信号和数字补偿信号；
5)建立放大电路和参考电路在信号模拟输入源当前档位下的温漂关系，从而获得补偿后的数字温度信号V'；
6)调整信号模拟输入源的测量档位；重复步骤4)和步骤5)，建立放大电路和参考电路在输入源不同输入档位下的温漂比例关系表；
7)将温漂比例关系表进行线性插值，得到放大电路变化1个数字量与参考电路变化量的补偿关系表；
8)将补偿关系表输入高精度测温控制电路，对放大电路输出的数字温度信号进行温漂补偿处理，得到补偿后的数字温度信号作为高精密低温漂测温数据。
本发明与现有技术相比的优点在于：
1)本发明可以为高精度低温漂测温电路进行温漂补偿，消除由于环境温度变化引起的温度测量误差；
2)本发明算法简单，采用查表方式就可以进行补偿；
3)本发明成本低、易实现，避免了用控温电路闭环控温的高昂代价。
附图说明
图1为本发明组成示意图。
具体实施方式
高精度低温漂焦面测温电路设计在红外探测器测温信号的出口位置，提高测温精度，并通过温度补偿的方式减小温度漂移，从而进一步提高测温精度。对高精度低温漂焦面测温电路进行工作温度与温漂量的标定，对于高精度低温漂焦面测温电路的高精度工作具有重要价值。
本发明红外探测器高精度低温漂测温电路的温漂标定方法，包括步骤如下：
1)将信号模拟输入源、高精度测温控制电路、测试设备三者之间依次通过连接线缆连接；高精度测温控制电路放置在温循箱内部；温循箱用于对高精度测温控制电路进行温度调整；高精度测温控制电路包括：放大电路和参考电路；
2)将信号模拟输入源调到需要测量的档位；
3)测试设备记录常温下的放大电路和参考电路的数据；
4)温循箱由起始温度开始，按增温步长改变温度，每次增温后待高精度测温控制电路到温后稳定，使用测试设备记录放大电路输出的数字温度信号和参考电路的数字补偿信号；获得多组数字温度信号和数字补偿信号；
步骤4)所述增温步长的取值范围为3～7℃。
5)建立放大电路和参考电路在信号模拟输入源当前档位下的温漂关系，从而获得补偿后的数字温度信号V'；
步骤5)所述补偿后的数字温度信号V'，具体如下：
V'＝V+y1；
y1＝f1(V,T)；
y2＝f2(T)；
Figure RE-GDA0003119652000000031
其中，V为补偿前的数字温度信号；T为当前环境温度；y1为补偿量；y2 为参考电路输出的数字补偿信号的变化量。
6)调整信号模拟输入源的测量档位；重复步骤4)和步骤5)，建立放大电路和参考电路在输入源不同输入档位下的温漂比例关系表；
7)将温漂比例关系表进行线性插值，得到放大电路变化1个数字量与参考电路变化量的补偿关系表；
8)将补偿关系表输入高精度测温控制电路，对放大电路输出的数字温度信号进行温漂补偿处理，得到补偿后的数字温度信号作为高精密低温漂测温数据。
信号模拟输入源在常温常压环境中，且标定前工作15分钟以上，确保模拟输入信号已经稳定；高精度测温控制电路标定前工作15分钟以上，确保电路已经稳定。
标定过程中，高精度测温控制电路始终保持加电状态，待温循箱变化至温度稳定，且待数据稳定后测试设备再进行放大电路和参考电路的数据采集。
实施例
温漂标定系统包括：信号模拟输入源、高精度测温控制电路、温循箱、测试设备及连接线缆。高精度测温控制电路包括：放大电路、参考电路、A/D采集单元和数据接收处理单元。信号模拟输入源包括：芯片供电电源、电压源基准芯片、精密电阻；
1)将信号模拟输入源、高精度测温控制电路、测试设备三者之间依次通过连接线缆按图1连接；高精度测温控制电路放置在温循箱内部；温循箱用于对高精度测温控制电路进行温度调整。高精度测温控制电路包括：放大电路和参考电路。
2)输入源调到需要测量的档位；
3)输入源、高精度测温控制电路开机工作15分钟以上，输出数据稳定，测试设备记录常温下的放大电路和参考电路的数据；
4)温循箱由起始温度-20℃开始，按5℃为增温步长改变温度，每次增温后待高精度测温控制电路到温后稳定30分钟，测试设备记录放大电路输出的数字温度信号和参考电路的数字补偿信号；
5)-20℃～40℃范围内，每隔5℃，重复步骤4)的工作；获得多组数字温度信号和数字补偿信号；
6)建立放大电路和参考电路在输入源该档位下的温漂关系，从而获得补偿后的数字温度信号V'；具体为：
补偿后的数字温度信号为：
V'＝V+y1；
y1＝f1(V,T)；
y2＝f2(T)；
Figure RE-GDA0003119652000000041
其中，V为补偿前的数字温度信号；T为当前环境温度；y1为补偿量；y2 参考电路输出信号的变化量。
7)调整输入源的测量档位(即增加输入电压，电压步长为10mV)；重复4)、5)、6)，建立放大电路和参考电路在输入源不同输入档位(即输入电压) 下的温漂比例关系表；
8)将温漂比例关系表进行线性插值，得到放大电路变化1个数字量与参考电路变化量的补偿关系表；
9)将补偿关系表输入高精度测温控制电路，对放大电路输出的数字温度信号进行温漂补偿处理(累加补偿)，得到补偿后的数字温度信号作为高精密低温漂测温数据。
标定结果建立的放大电路、参考电路温漂关系可以用于在信号处理电路中对放大电路进行温漂补偿，输出补偿后的高精密低温漂测温数据。可以对温漂补偿后的高精度测温控制电路进行再次标定，确定补偿效果。
本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (6)

1.红外探测器高精度低温漂测温电路的温漂标定方法，其特征在于，包括步骤如下：
1)将信号模拟输入源、高精度测温控制电路、测试设备三者之间依次通过连接线缆连接；高精度测温控制电路放置在温循箱内部；温循箱用于对高精度测温控制电路进行温度调整；高精度测温控制电路包括：放大电路和参考电路；
2)将信号模拟输入源调到需要测量的档位；
3)测试设备记录常温下的放大电路和参考电路的数据；
4)温循箱由起始温度开始，按增温步长改变温度，每次增温后待高精度测温控制电路到温后稳定，使用测试设备记录放大电路输出的数字温度信号和参考电路的数字补偿信号；获得多组数字温度信号和数字补偿信号；
5)建立放大电路和参考电路在信号模拟输入源当前档位下的温漂关系，从而获得补偿后的数字温度信号V'；
6)调整信号模拟输入源的测量档位；重复步骤4)和步骤5)，建立放大电路和参考电路在输入源不同输入档位下的温漂比例关系表；
7)将温漂比例关系表进行线性插值，得到放大电路变化1个数字量与参考电路变化量的补偿关系表；
8)将补偿关系表输入高精度测温控制电路，对放大电路输出的数字温度信号进行温漂补偿处理，得到补偿后的数字温度信号作为高精密低温漂测温数据。
2.根据权利要求1所述的红外探测器高精度低温漂测温电路的温漂标定方法，其特征在于，步骤4)所述增温步长的取值范围为3～7℃。
3.根据权利要求1所述的红外探测器高精度低温漂测温电路的温漂标定方法，其特征在于，步骤5)所述补偿后的数字温度信号V'，具体如下：
V'＝V+y1；
y2＝f2(T)；
Figure FDA0003662450650000011
其中，V为补偿前的数字温度信号；T为当前环境温度；y1为补偿量；y2为参考电路输出的数字补偿信号的变化量。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的红外探测器高精度低温漂测温电路的温漂标定方法，其特征在于，信号模拟输入源在常温常压环境中，且标定前工作15分钟以上，确保模拟输入信号已经稳定。
5.根据权利要求4所述的红外探测器高精度低温漂测温电路的温漂标定方法，其特征在于，高精度测温控制电路标定前工作15分钟以上，确保电路已经稳定。
6.根据权利要求5所述的红外探测器高精度低温漂测温电路的温漂标定方法，其特征在于，标定过程中，高精度测温控制电路始终保持加电状态，待温循箱变化至温度稳定，且待数据稳定后测试设备再进行放大电路和参考电路的数据采集。
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