CN114518467A - 一种环境温度自校准红外传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环境温度自校准红外传感器，属于红外传感器技术领域，其技术要点包括硅片板，所述硅片板的顶部通过工艺刻蚀有红外传感器与环境温度传感器，所述红外传感器位于环境温度传感器的右侧，所述红外传感器的正面设置有焊盘。该发明，使用硅片板作为主体材料，在硅片板的顶部通过多种工艺操作后，最终将红外传感器与环境温度传感器都共同完成在一个硅片板的顶部，利用单片硅片板来集成红外传感器与环境温度传感器，实现了放大器放大倍数可以随着环境温度传感器感受环境温度的变化而变换，从而可以实现红外传感器的环境温度自我校准，从而有效的提高了红外传感器与焊盘集成电路的稳定性，有效的提高了该装置的测量灵敏度。
Description
技术领域
本发明属于红外传感器技术领域，具体涉及一种环境温度自校准红外传感器。
背景技术
红外线技术在测速系统中已经得到了广泛应用，许多产品已运用红外线技术能够实现车辆测速、探测等研究，红外线应用速度测量领域时，最难克服的是受强太阳光等多种含有红外线的光源干扰。外界光源的干扰成为红外线应用于野外的瓶颈，针对此问题，这里提出一种红外线测速传感器设计方案，该设计方案能够为多点测量即时速度和阶段加速度提供技术支持，可应用于公路测速和生产线下料的速度称量等工业生产中需要测量速度的环节。
在本发明中，参阅图7，现有红外线传感器工作原理的基础是红外传感器灵敏度会随着环境温度的变化而变化，从而造成红外传感器的温度特性差，而红外传感器经过放大器放大以后，将信号输出，如果温度特性差不解决，那么该红外传感器的温度就会有如图7所示，产生相应的偏差，传统方式是采用在输出该信号以后，利用设备仪器首先检测出该红外传感器中对应产生的环境温度差所产生的校准偏差，并且将这一偏差反馈到设备中进行处理，然而环境的温度会随时变化的，所以通过该设备仍旧会产生一定的偏差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环境温度自校准红外传感器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种环境温度自校准红外传感器，包括硅片板，所述硅片板的顶部通过工艺刻蚀有红外传感器与环境温度传感器，所述红外传感器位于环境温度传感器的右侧，所述红外传感器的正面设置有焊盘，所述红外传感器与焊盘的信号输出端电性连接，所述红外传感器与环境温度传感器的信号输出端电性连接。
优选的，所述环境温度传感器包括两个信号传输器，且两个信号传输器相对的一侧固定连接有可变电阻，两个所述信号传输器的信号端分别与红外传输器和放大器的输入端电性连接。
优选的，所述红外传感器的内部设置有配合电阻。
优选的，所述硅片板顶部的工艺操作包括：
1)在硅片板的顶部通过LPCVD工艺依次在硅片上生长氧化硅-氮化硅-多晶硅薄膜，并对多晶硅薄膜进行离子掺杂和刻蚀；
2)在已经通过操作1)的顶部通过LPCVD工艺依次在硅片上生长氧化硅-氮化硅-多晶硅薄膜，并对多晶硅薄膜进行离子掺杂和刻蚀；
3)完成操作2)以后，在其操作面顶部溅射金属，并刻蚀金属；
4)通过PECVD工艺在正面沉积氮化硅，并刻蚀氮化硅露出金属焊盘。
优选的，所述硅片板的底部背面窗口刻蚀悬空红外传感器底部的区域。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：整个结构使用硅片板作为主体材料，在硅片板的顶部通过多种工艺操作后，最终将红外传感器与环境温度传感器都共同完成在一个硅片板的顶部，利用单片硅片板来集成红外传感器与环境温度传感器，使整体体积更小，通过一个硅片板即可完成环境温度校准及红外传感校准两个操作；在本发明中，将原有的环境温度传感器与焊盘组成的集成电路中加入一个红外传感器，利用红外传感器本身作为环境温度传感器与焊盘集成电路的可变电阻，实现了放大器放大倍数可以随着环境温度传感器感受环境温度的变化而变换，从而可以实现红外传感器的环境温度自我校准，从而有效的提高了红外传感器与焊盘集成电路的稳定性，有效的提高了该装置的测量灵敏度。
附图说明
图1为本发明的俯视图；
图2为本发明的工作电路图；
图3为本发明的硅片板顶部通过LPCVD工艺操作图；
图4为本发明的硅片板顶部通过PECVD沉积工艺操作图；
图5为本发明的硅片板顶部进入加入工艺操作图；
图6为本发明的硅片板顶部通过PECVD刻蚀工艺操作图；
图7为现有技术中红外传感器的工作原理图；
图8为校准温度与环境温度的关系公式图。
图中：1、硅片板；2、红外传感器；3、环境温度传感器；4、焊盘；5、配合电阻。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图7，本发明提供一种环境温度自校准红外传感器，包括硅片板1，硅片板1的顶部通过工艺刻蚀有红外传感器2与环境温度传感器3，红外传感器2位于环境温度传感器3的右侧，红外传感器2的正面设置有焊盘4，红外传感器2与焊盘4的信号输出端电性连接，红外传感器2与环境温度传感器3的信号输出端电性连接，整个结构使用硅片板1作为主体材料，在硅片板1的顶部通过多种工艺操作后，最终将红外传感器2与环境温度传感器3都共同完成在一个硅片板1的顶部，利用单片硅片板1来集成红外传感器2与环境温度传感器3，使整体体积更小，通过一个硅片板1即可完成环境温度校准及红外传感校准两个操作；在本发明中，将原有的环境温度传感器3与焊盘4组成的集成电路中加入一个红外传感器2，利用红外传感器2本身作为环境温度传感器3与焊盘4集成电路的可变电阻，实现了放大器放大倍数可以随着环境温度传感器3感受环境温度的变化而变换，从而可以实现红外传感器2的环境温度自我校准，从而有效的提高了红外传感器2与焊盘4集成电路的稳定性，有效的提高了该装置的测量灵敏度。
本实施例中，优选的，环境温度传感器3包括两个信号传输器，且两个信号传输器相对的一侧固定连接有可变电阻，两个信号传输器的信号端分别与红外传输器和放大器的输入端电性连接，可变电阻随着环境温度变化而变化，即放大倍数随着温度变化而变化，通过调节集成电路设计，最终消除环境温度变化引入的误差，从而达到环境温度自校准的效果。
本实施例中，优选的，红外传感器2的内部设置有配合电阻5，设置配合电阻5一般都与电路串联，放大倍数随着温度变化而变化，通过调节集成电路设计，最终消除环境温度变化引入的误差，从而达到环境温度自校准的效果的同时，可对电路中的用电器或电表进行保护。
本实施例中，优选的，硅片板1顶部的工艺操作包括：
(1)在硅片板1的顶部通过LPCVD工艺依次在硅片上生长氧化硅-氮化硅-多晶硅薄膜，并对多晶硅薄膜进行离子掺杂和刻蚀；
(2)在已经通过操作(1)的顶部通过LPCVD工艺依次在硅片上生长氧化硅-氮化硅-多晶硅薄膜，并对多晶硅薄膜进行离子掺杂和刻蚀；
(3)完成操作(2)以后，在其操作面顶部溅射金属，并刻蚀金属；
(4)通过PECVD工艺在正面沉积氮化硅，并刻蚀氮化硅露出金属焊盘，这个工艺，目的是将红外传感器2与环境温度传感器3能够刻蚀在硅片板1的顶部，对于红外传感器2和环境温度传感器3进行集成操作，减少整体设备体积，在维修与操作时都更加便捷。
本实施例中，优选的，硅片板1的底部背面窗口刻蚀悬空红外传感器2底部的区域，为红外传感器2的底部在进行集成的同时，预留更多更大的散热空间，并且增加红外传感器2底部接收信号的能力，有效的提高了红外传感器2整体零件的性能。
本发明的工作原理及使用流程：该装置利用环境温度传感器3作为红外传感器2集成电路的可变电阻，实现放大倍数随环境温度的变化而变化，从而实现红外传感器2的环境温度自校准，从而能够有效的避免了该装置所产生的误差。
参阅图8，校准温度与环境温度的关系遵循校准温度(即T1)，放大后的第一电压差信号(即△V)；本地温度值(T0)；电学响应率(即Ro；数值可以随可变电阻随环境温度的变化而变化)；热电堆2的吸收面积(即As)；热电堆2的辐射系数相关常数(即a)；斯蒂芬玻尔兹曼常数(即δ)。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种环境温度自校准红外传感器，包括硅片板(1)，其特征在于：所述硅片板(1)的顶部通过工艺刻蚀有红外传感器(2)与环境温度传感器(3)，所述红外传感器(2)位于环境温度传感器(3)的右侧，所述红外传感器(2)的正面设置有焊盘(4)，所述红外传感器(2)与环境温度传感器(3)的信号输出端电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种环境温度自校准红外传感器，其特征在于：所述环境温度传感器(3)包括两个信号传输器，且两个信号传输器相对的一侧固定连接有可变电阻，两个所述信号传输器的信号端分别与红外传输器和放大器的输入端电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种环境温度自校准红外传感器，其特征在于：所述红外传感器(2)的内部设置有配合电阻(5)。
4.根据权利要求1所述的一种环境温度自校准红外传感器，其特征在于：所述硅片板(1)顶部的工艺操作包括：
1)在硅片板(1)的顶部通过LPCVD工艺依次在硅片上生长氧化硅-氮化硅-多晶硅薄膜，并对多晶硅薄膜进行离子掺杂和刻蚀；
2)在已经通过操作1)的顶部通过LPCVD工艺依次在硅片上生长氧化硅-氮化硅-多晶硅薄膜，并对多晶硅薄膜进行离子掺杂和刻蚀；
3)完成操作2)以后，在其操作面顶部溅射金属，并刻蚀金属；
4)通过PECVD工艺在正面沉积氮化硅，并刻蚀氮化硅露出金属焊盘。
5.根据权利要求4所述的一种环境温度自校准红外传感器，其特征在于：所述硅片板(1)的底部背面窗口刻蚀悬空红外传感器(2)底部的区域。
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