CN114894320B - 热电堆红外传感器热学参数自测试方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及传感器技术领域，具体公开了一种热电堆红外传感器热学参数自测试方法，其中，包括：获取待测热电堆红外传感器的初始电压以及电学响应信号；根据电学响应信号、有效塞贝克系数计算待测热电堆红外传感器的热导；根据电学响应信号、脉冲信号源的频率、有效塞贝克系数计算待测热电堆红外传感器的热容；根据电学响应信号、最大电压变化量、有效塞贝克系数、脉冲信号源的频率并结合热时间常数算法计算待测热电堆红外传感器的热时间常数。本发明还公开了一种热电堆红外传感器热学参数自测试装置及热电堆红外传感器热学参数自测试系统。本发明提供的热电堆红外传感器热学参数自测试方法能够实现热学参数的直接测试。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种热电堆红外传感器热学参数自测试方法、热电堆红外传感器热学参数自测试装置及热电堆红外传感器热学参数自测试系统。
背景技术
热电堆红外传感器基于热电偶的塞贝克效应，可以在室温下工作，不需要额外的冷却设备，也不需要偏置或电激励。此外，随着MEMS-CMOS制造工艺的发展，整个工艺流程越加成熟与快捷，成本也随之降低。加之非制冷、宽响应、成本低、便于电路集成等优点，因此在军事和民用等领域有广泛应用。
热导、热容和热时间常数是热电堆红外传感器的三个重要热参数，直接决定着传感器的性能，指导着研究人员对器件进行结构优化和性能提升。传统上，针对热电堆红外传感器热学参数提取的方法主要是借助光学仪器，但设备复杂且仅能提取热时间常数。另一种是利用电热等效的自测试方法，但该方法由于为了避免珀尔贴热的影响，引入了加热电阻，会对器件的结构和性能产生一定的影响。而近来提出无需加热结构的恒流激励的稳态方法，也存在实际电路设计中激励源设置困难，例如激励源为微安量级，一般商用产品难以实现，另外，与现有的红外读出电路不相匹配，需要施加正反向激励，数据采集与处理量也比较大，不利于板级大规模测试等问题。
发明内容
本发明提供了一种热电堆红外传感器热学参数自测试方法、热电堆红外传感器热学参数自测试装置及热电堆红外传感器热学参数自测试系统，解决相关技术中存在的无法实现热学参数直接测试的问题。
作为本发明的第一个方面，提供一种热电堆红外传感器热学参数自测试方法，其中，包括：
获取待测热电堆红外传感器的初始电压以及待测热电堆红外传感器在脉冲信号源激励下的电学响应信号；
根据待测热电堆红外传感器的初始阻值计算待测热电堆红外传感器的电阻温度系数，其中所述待测热电堆红外传感器的初始阻值为待测热电堆红外传感器位于初始温度下的阻值，所述初始温度包括室温；
根据所述初始电压、电阻温度系数以及塞贝克系数计算有效塞贝克系数；
根据所述电学响应信号、所述有效塞贝克系数以及热导处理算法计算待测热电堆红外传感器的热导；
根据所述电学响应信号、脉冲信号源的频率、有效塞贝克系数以及热容处理算法计算待测热电堆红外传感器的热容；
根据所述电学响应信号、最大电压变化量、有效塞贝克系数、脉冲信号源的频率并结合热时间常数算法计算待测热电堆红外传感器的热时间常数，其中所述最大电压变化量为所述待测热电堆红外传感器的电压达到稳定状态时所对应的电压变化量。
进一步地，获取待测热电堆红外传感器的初始电压以及待测热电堆红外传感器在脉冲信号源激励下的电学响应信号，包括：
获取待测热电堆红外传感器在脉冲信号源初始产生时刻的初始电压；
当待测热电堆红外传感器的敏感区温度达到周期性稳定后，在单个周期内获取待测热电堆红外传感器在脉冲信号源的高电平激励施加初始时刻时所对应的第一电压以及获取待测热电堆红外传感器在脉冲信号源的高电平激励施加结束时刻时所对应的第二电压。
进一步地，根据所述初始电压、电阻温度系数以及塞贝克系数计算有效塞贝克系数，包括：
获取待测热电堆红外传感器的平均温升与热结温升之比；
根据所述平均温升与热结温升之比、初始电压、电阻温度系数以及塞贝克系数计算有效塞贝克系数，其中所述有效塞贝克系数的计算公式为：
αeff＝V0αrβ+α，
其中，αeff表示有效塞贝克系数，V0表示初始电压，αr表示电阻温度系数，α表示塞贝克系数，β表示平均温升与热结温升之比。
进一步地，根据所述电学响应信号、所述有效塞贝克系数以及热导处理算法计算待测热电堆红外传感器的热导，包括：
根据所述初始电压、第一电压和有效塞贝克系数并结合热导计算公式计算得到待测热电堆红外传感器的热导，其中所述热导计算公式为：
其中，G表示待测热电堆红外传感器的热导，V0表示所述初始电压，V20表示所述第一电压，n表示脉冲信号源的占空比，α表示塞贝克系数，αeff表示所述有效塞贝克系数，T0表示所述初始温度，R0表示待测热电堆红外传感器的初始阻值。
进一步地，根据所述电学响应信号、脉冲信号源的频率、有效塞贝克系数以及热容处理算法计算待测热电堆红外传感器的热容，包括：
根据所述第一电压、第二电压以及所述脉冲信号源的频率计算待测热电堆红外传感器的电压时间响应曲线的斜率，其中所述电压时间响应曲线的斜率的计算公式为：
其中，s表示电压时间响应曲线的斜率，V20表示第一电压，V21表示第二电压，F表示脉冲信号源的频率；
根据所述电压时间响应曲线的斜率和所述有效塞贝克系数并结合热容计算公式计算得到待测热电堆红外传感器的热容，其中所述热容计算公式为：
其中，C表示待测热电堆红外传感器的热容，αeff表示有效塞贝克系数，V0表示所述初始电压，R0表示待测热电堆红外传感器的初始阻值，n表示脉冲信号源的占空比。
进一步地，根据所述电学响应信号、最大电压变化量、有效塞贝克系数、脉冲信号源的频率并结合热时间常数算法计算待测热电堆红外传感器的热时间常数，包括：
计算待测热电堆红外传感器的电压达到稳定状态时的电压变化量，其中所述电压变化量的计算公式为：
其中，ΔVm表示所述电压变化量，V0表示所述初始电压，T0表示所述初始温度，R0表示所述待测热电堆红外传感器的初始阻值，α表示塞贝克系数，αeff表示有效塞贝克系数，G表示所述待测热电堆红外传感器的热导；
根据所述电压变化量以及所述热时间常数计算公式计算得到待测热电堆红外传感器的热时间常数，其中所述热时间常数计算公式为：
其中，τ表示待测热电堆红外传感器的热时间常数，F表示脉冲信号源的频率，V20表示第一电压，V21表示第二电压。
进一步地，根据待测热电堆红外传感器的初始阻值计算待测热电堆红外传感器的电阻温度系数，包括：
获取待测热电堆红外传感器分别位于不同温度下的变温阻值；
根据所述变温阻值以及待测热电堆红外传感器的初始阻值计算待测热电堆红外传感器的电阻温度系数，其中所述待测热电堆红外传感器的初始阻值为待测热电堆红外传感器位于初始温度下的阻值，所述初始温度包括室温。
作为本发明的另一个方面，提供一种热电堆红外传感器热学参数自测试装置，用于实现前文所述的热电堆红外传感器热学参数自测试方法，其中，包括：
获取模块，用于获取待测热电堆红外传感器的初始电压以及待测热电堆红外传感器在脉冲信号源激励下的电学响应信号；
第一计算模块，用于根据待测热电堆红外传感器的初始阻值计算待测热电堆红外传感器的电阻温度系数，其中所述待测热电堆红外传感器的初始阻值为待测热电堆红外传感器位于初始温度下的阻值，所述初始温度包括室温；
第二计算模块，用于根据所述初始电压、电阻温度系数以及塞贝克系数计算有效塞贝克系数；
热导计算模块，用于根据所述电学响应信号、所述有效塞贝克系数以及热导处理算法计算待测热电堆红外传感器的热导；
热容计算模块，用于根据所述电学响应信号、脉冲信号源的频率、有效塞贝克系数以及热容处理算法计算待测热电堆红外传感器的热容；
热时间常数计算模块，用于根据所述电学响应信号、最大电压变化量、有效塞贝克系数、脉冲信号源的频率并结合热时间常数算法计算待测热电堆红外传感器的热时间常数，其中所述最大电压变化量为所述待测热电堆红外传感器的电压达到稳定状态时所对应的电压变化量。
作为本发明的另一个方面，提供一种热电堆红外传感器热学参数自测试系统，其中，包括：信号发生电路、读出电路、采集电路和前文所述的热电堆红外传感器热学参数自测试装置，所述读出电路的输入端连接所述信号发生电路的输出端，所述采集电路的输入端连接所述读出电路的输出端，所述热电堆红外传感器热学参数自测试装置连接所述采集电路的输出端，所述信号发生电路用于产生脉冲信号源，待测试热电堆红外传感器的两端分别连接恒压源和所述信号发生电路。
进一步地，所述信号发生电路包括第一电阻、与所述第一电阻的一端串联的第一开关、第二电阻和与第二电阻的一端串联的第二开关，所述第一电阻的另一端和所述第二电阻的另一端均连接信号地，所述第一开关和所述第二开关均连接所述读出电路，当所述第一开关闭合所述第二开关断开时，产生低电平信号，当第一开关断开第二开关闭合时，产生高电平信号。
本发明提供的热电堆红外传感器热学参数自测试方法，通过在脉冲信号源的激励下产生电学响应信号，无需额外的测试，即可实现热容、热导以及热时间常数的直接测量，无需间接获取，在简化测试系统的同时，避免引入光学系统、测试结构及其影响，大幅降低了测试系统复杂性，具有测试方法简单，测量准确和功能多样的特点。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的热电堆红外传感器热学参数自测试方法的流程图。
图2为本发明提供的待测热电堆红外传感器的结构示意图。
图3为本发明提供的热电堆红外传感器热学参数自测试系统的结构原理图。
图4为本发明提供的电压数据采集点示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本实施例中提供了一种热电堆红外传感器热学参数自测试方法，图1是根据本发明实施例提供的热电堆红外传感器热学参数自测试方法的流程图，如图1所示，包括：
S110、获取待测热电堆红外传感器的初始电压以及待测热电堆红外传感器在脉冲信号源激励下的电学响应信号；
在本发明实施例中，所述待测热电堆红外传感器的具体结构如图2所示，为典型的双端梁、多端梁、或膜结构，即主要包括支撑膜3、敏感区4、基底5和框架6。敏感区4通过支撑膜3连接到框架6上，并悬挂在基底5上。多个热电偶7被串联起来并嵌入支撑膜3中，冷结点1和热结点2分别位于框架6和敏感区4中。
需要说明的是，当支撑膜为非封闭膜时，所述待测热电堆红外传感器为双端梁或多端梁结构；当支撑膜为封闭膜时，支撑膜与敏感区连为一体，所述待测热电堆传感器为膜结构。
在本发明实施例中，获取待测热电堆红外传感器的初始电压以及待测热电堆红外传感器在脉冲信号源激励下的电学响应信号，包括：
获取待测热电堆红外传感器在脉冲信号源初始产生时刻的初始电压；
当待测热电堆红外传感器的敏感区温度达到周期性稳定后，在单个周期内获取待测热电堆红外传感器在脉冲信号源的高电平激励施加初始时刻时所对应的第一电压以及获取待测热电堆红外传感器在脉冲信号源的高电平激励施加结束时刻时所对应的第二电压。
具体地，本发明实施例中的待测热电堆红外传感器通过图3所示的测试电路进行数据采集，如图3所示，所述测试电路包括信号发生电路20、读出电路30和采集电路40，所述读出电路30的输入端连接所述信号发生电路20的输出端，所述采集电路40的输入端连接所述读出电路30的输出端，所述信号发生电路20用于产生脉冲信号源，待测试热电堆红外传感器D的两端分别连接恒压源Vdd和所述信号发生电路20。
具体地，所述信号发生电路20包括第一电阻R1、与所述第一电阻R1的一端串联的第一开关S1、第二电阻R2和与第二电阻R2的一端串联的第二开关S2，所述第一电阻R1的另一端和所述第二电阻R2的另一端均连接信号地，所述第一开关S1和所述第二开关S2均连接所述读出电路30，当所述第一开关S1闭合所述第二开关S2断开时，产生低电平信号，当第一开关S1断开第二开关S2闭合时，产生高电平信号。
应当理解的是，上述通过电阻与开关的组合产生脉冲信号源的方式仅作为一种具体示例，还可以通过选通第二开关S2闭合，第一开关S1断开，由信号发生器提供脉冲信号源。需要注意的是，其他未经说明的产生脉冲信号源的方式也应包括在本发明范围内。
应当理解的是，利用信号发生电路20产生低电平为V1，高电平为V2，占空比为n，频率为F的方波脉冲信号源。如图4所示，当脉冲信号源刚开始产生时t＝0，采集电路40采集待测热电堆红外传感器上的初始电压V0；当待测热电堆红外传感器的敏感区温度达到周期性稳定后，采集电路40采集高电平V2信号源刚开始施加激励t1与结束施加激励t2两个时刻，分别对应的待测热电堆红外传感器的电压V20和电压V21。
在本发明实施例中，V1取值为0，即第一电阻R1趋于无穷；V2取值应使得待测热电堆红外传感器的敏感区温升不超过30K为宜，第二电阻R2阻值与热电堆红外传感器阻值相近为宜。高电平V2方向为使得待测热电堆红外传感器的敏感区由于珀尔帖效应放热的方向。
需要说明的是，信号脉冲源的频率F应满足1/F<τ/10，τ表示热时间常数。
S120、根据待测热电堆红外传感器的初始阻值计算待测热电堆红外传感器的电阻温度系数，其中所述待测热电堆红外传感器的初始阻值为待测热电堆红外传感器位于初始温度下的阻值，所述初始温度包括室温；
在本发明实施例中，具体可以包括：
获取待测热电堆红外传感器分别位于不同温度下的变温阻值；
根据所述变温阻值以及待测热电堆红外传感器的初始阻值计算待测热电堆红外传感器的电阻温度系数，其中所述待测热电堆红外传感器的初始阻值为待测热电堆红外传感器位于初始温度下的阻值，所述初始温度包括室温。
在一些实施方式中，可以利用变温探针台以室温为初始温度，获得待测热电堆传感器的初始阻值R0，且将待测热电堆传感器置于不同温度下进行阻值测定，并计算其电阻温度系数αr。
具体所述电阻温度系数αr的计算过程如下：
αr＝(R2-R1)/R1(T2-T1)，式中R1表示温度为T1时的电阻值(这里T1即是初始温度)，单位为Ω；R2为温度为T2时的电阻值，单位为Ω。
需要说明的是，在本发明实施例中，所述室温具体为300K。而不同温度具体指在室温的基础上进行升温，如310K/320K/330K，温升不应过大，以免TCR误差过大。
还需要说明的是，待测热电堆红外传感器的敏感区温度达到周期性稳定是指此周期及之后周期内高低电平激励下各自对应的敏感区温度变化一致；单个周期内的最高温度和最低温度都不再随时间变化。
需要注意的是，初始温度包括室温(300K)及其附近温度。
S130、根据所述初始电压、电阻温度系数以及塞贝克系数计算有效塞贝克系数；
在本发明实施例中，具体包括：
获取待测热电堆红外传感器的平均温升与热结温升之比；
根据所述平均温升与热结温升之比、初始电压、电阻温度系数以及塞贝克系数计算有效塞贝克系数，其中所述有效塞贝克系数的计算公式为：
αeff＝V0αrβ+α，
其中，αeff表示有效塞贝克系数，V0表示初始电压，αr表示电阻温度系数，α表示塞贝克系数，β表示平均温升与热结温升之比。
在本发明实施例中，例如结合待测热电堆红外传感器结构模型理论计算出待测热电堆红外传感器的平均温升ΔT'和热结温升ΔT之比β。
在本发明实施例中，所述塞贝克系数具体可以通过仪器测试获得，也可以根据已知材料掺杂浓度进行理论计算获得，例如已知半导体材料的掺杂浓度，根据理论计算得出其塞贝克系数。具体为本领域技术人员所公知，此处不再赘述。
S140、根据所述电学响应信号、所述有效塞贝克系数以及热导处理算法计算待测热电堆红外传感器的热导；
在本发明实施例中，具体包括：
根据所述初始电压、第一电压和有效塞贝克系数并结合热导计算公式计算得到待测热电堆红外传感器的热导，其中所述热导计算公式为：
其中，G表示待测热电堆红外传感器的热导，V0表示所述初始电压，V20表示所述第一电压，n表示脉冲信号源的占空比，α表示塞贝克系数，αeff表示所述有效塞贝克系数，T0表示所述初始温度，R0表示待测热电堆红外传感器的初始阻值。
S150、根据所述电学响应信号、脉冲信号源的频率、有效塞贝克系数以及热容处理算法计算待测热电堆红外传感器的热容；
在本发明实施例中，具体包括：
根据所述第一电压、第二电压以及所述脉冲信号源的频率计算待测热电堆红外传感器的电压时间响应曲线的斜率，其中所述电压时间响应曲线的斜率的计算公式为：
其中，s表示电压时间响应曲线的斜率，V20表示第一电压，V21表示第二电压，F表示脉冲信号源的频率；
根据所述电压时间响应曲线的斜率和所述有效塞贝克系数并结合热容计算公式计算得到待测热电堆红外传感器的热容，其中所述热容计算公式为：
其中，C表示待测热电堆红外传感器的热容，αeff表示有效塞贝克系数，V0表示所述初始电压，R0表示待测热电堆红外传感器的初始阻值，n表示脉冲信号源的占空比。
S160、根据所述电学响应信号、最大电压变化量、有效塞贝克系数、脉冲信号源的频率并结合热时间常数算法计算待测热电堆红外传感器的热时间常数，其中所述最大电压变化量为所述待测热电堆红外传感器的电压达到稳定状态时所对应的电压变化量。
在本发明实施例中，具体包括：
计算待测热电堆红外传感器的电压达到稳定状态时的电压变化量，其中所述电压变化量的计算公式为：
其中，ΔVm表示所述电压变化量，V0表示所述初始电压，T0表示所述初始温度，R0表示所述待测热电堆红外传感器的初始阻值，α表示塞贝克系数，αeff表示有效塞贝克系数，G表示所述待测热电堆红外传感器的热导；
根据所述电压变化量以及所述热时间常数计算公式计算得到待测热电堆红外传感器的热时间常数，其中所述热时间常数计算公式为：
其中，τ表示待测热电堆红外传感器的热时间常数，F表示脉冲信号源的频率，V20表示第一电压，V21表示第二电压。
在本发明实施例中，ΔVm具体表示在电平激励持续大于10倍热时间常数下，热电堆红外传感器电压达到稳定状态时相对初始状态的电压变化量。
综上，本发明实施例提供的热电堆红外传感器热学参数自测试方法，通过在脉冲信号源的激励下产生电学响应信号，无需额外的测试，即可实现热容、热导以及热时间常数的直接测量，无需间接获取，在简化测试系统的同时，避免引入光学系统、测试结构及其影响，大幅降低了测试系统复杂性，具有测试方法简单，测量准确和功能多样的特点。
作为本发明的另一实施例，提供一种热电堆红外传感器热学参数自测试装置，用于实现前文所述的热电堆红外传感器热学参数自测试方法，其中，包括：
获取模块，用于获取待测热电堆红外传感器的初始电压以及待测热电堆红外传感器在脉冲信号源激励下的电学响应信号；
第一计算模块，用于根据待测热电堆红外传感器的初始阻值计算待测热电堆红外传感器的电阻温度系数，其中所述待测热电堆红外传感器的初始阻值为待测热电堆红外传感器位于初始温度下的阻值，所述初始温度包括室温；
第二计算模块，用于根据所述初始电压、电阻温度系数以及塞贝克系数计算有效塞贝克系数；
热导计算模块，用于根据所述电学响应信号、所述有效塞贝克系数以及热导处理算法计算待测热电堆红外传感器的热导；
热容计算模块，用于根据所述电学响应信号、脉冲信号源的频率、有效塞贝克系数以及热容处理算法计算待测热电堆红外传感器的热容；
热时间常数计算模块，用于根据待测热电堆红外传感器的电压达到稳定状态时所对应的电压变化量并结合热时间常数算法计算待测热电堆红外传感器的热时间常数。
关于本发明实施例提供的热电堆红外传感器热学参数自测试装置的具体工作原理及过程可以参照前文的热电堆红外传感器热学参数自测试方法的描述，此处不再赘述。
作为本发明的另一实施例，提供一种热电堆红外传感器热学参数自测试系统，其中，如图3所示，包括：信号发生电路20、读出电路30、采集电路40和前文所述的热电堆红外传感器热学参数自测试装置10，所述读出电路30的输入端连接所述信号发生电路20的输出端，所述采集电路40的输入端连接所述读出电路30的输出端，所述热电堆红外传感器热学参数自测试装置10连接所述采集电路40的输出端，所述信号发生电路20用于产生脉冲信号源，待测试热电堆红外传感器D的两端分别连接恒压源Vdd和所述信号发生电路20。
如图3所示，所述热电堆红外传感器热学参数自测试系统具体包括信号发生电路20、读出电路30、采集电路40和前文所述的热电堆红外传感器热学参数自测试装置10，所述信号发生电路20包括第一电阻R1、与所述第一电阻R1的一端串联的第一开关S1、第二电阻R2和与第二电阻R2的一端串联的第二开关S2，所述第一电阻R1的另一端和所述第二电阻R2的另一端均连接信号地，所述第一开关S1和所述第二开关S2均连接所述读出电路30，当所述第一开关S1闭合所述第二开关S2断开时，产生低电平信号，当第一开关S1断开第二开关S2闭合时，产生高电平信号；所述读出电路30包括噪声放大器OPA1，所述噪声放大器OPA1的正相输入端连接所述信号发生电路10的输出端，所述噪声放大器OPA1的输出端连接所述采样电路40，所述采样电路40包括采样开关Φsh、采样电容Csh和采样放大器OPA2，所述采样开关Φsh的一端连接所述噪声放大器OPA1的输出端，所述采样开关Φsh的另一端连接所述噪声放大器OPA2的正相输入端，所述采样电容Csh的一端连接所述噪声放大器OPA2的正相输入端，所述采样电容Csh的另一端连接信号地，所述噪声放大器OPA2的反相输入端连接所述噪声放大器OPA2的输出端，所述噪声放大器OPA2的输出端连接所述热电堆红外传感器热学参数自测试装置10。
本发明实施例提供的热电堆红外传感器热学参数自测试系统，避免引入复杂的光学系统，大幅降低了测试系统复杂性；激励源设计简单易于板级实现；读出电路易于系统集成，数据处理量少。
关于本发明实施例的热电堆红外传感器热学参数自测试系统的具体实施方式可以参照前文的热电堆红外传感器热学参数自测试方法的描述，此处不再赘述。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种热电堆红外传感器热学参数自测试方法，其特征在于，包括：
获取待测热电堆红外传感器的初始电压以及待测热电堆红外传感器在脉冲信号源激励下的电学响应信号；
根据待测热电堆红外传感器的初始阻值计算待测热电堆红外传感器的电阻温度系数，其中所述待测热电堆红外传感器的初始阻值为待测热电堆红外传感器位于初始温度下的阻值，所述初始温度包括室温；
根据所述初始电压、电阻温度系数以及塞贝克系数计算有效塞贝克系数；
根据所述电学响应信号、所述有效塞贝克系数以及热导处理算法计算待测热电堆红外传感器的热导；
根据所述电学响应信号、脉冲信号源的频率、有效塞贝克系数以及热容处理算法计算待测热电堆红外传感器的热容；
根据所述电学响应信号、最大电压变化量、有效塞贝克系数、脉冲信号源的频率并结合热时间常数算法计算待测热电堆红外传感器的热时间常数，其中所述最大电压变化量为所述待测热电堆红外传感器的电压达到稳定状态时所对应的电压变化量；
获取待测热电堆红外传感器的初始电压以及待测热电堆红外传感器在脉冲信号源激励下的电学响应信号，包括：
获取待测热电堆红外传感器在脉冲信号源初始产生时刻的初始电压；
当待测热电堆红外传感器的敏感区温度达到周期性稳定后，在单个周期内获取待测热电堆红外传感器在脉冲信号源的高电平激励施加初始时刻时所对应的第一电压以及获取待测热电堆红外传感器在脉冲信号源的高电平激励施加结束时刻时所对应的第二电压；
根据待测热电堆红外传感器的初始阻值计算待测热电堆红外传感器的电阻温度系数，包括：
获取待测热电堆红外传感器分别位于不同温度下的变温阻值；
根据所述变温阻值以及待测热电堆红外传感器的初始阻值计算待测热电堆红外传感器的电阻温度系数，其中所述待测热电堆红外传感器的初始阻值为待测热电堆红外传感器位于初始温度下的阻值，所述初始温度包括室温。
2.根据权利要求1所述的热电堆红外传感器热学参数自测试方法，其特征在于，根据所述初始电压、电阻温度系数以及塞贝克系数计算有效塞贝克系数，包括：
获取待测热电堆红外传感器的平均温升与热结温升之比；
根据所述平均温升与热结温升之比、初始电压、电阻温度系数以及塞贝克系数计算有效塞贝克系数，其中所述有效塞贝克系数的计算公式为：
αeff＝V0αrβ+α，
其中，αeff表示有效塞贝克系数，V0表示初始电压，αr表示电阻温度系数，α表示塞贝克系数，β表示平均温升与热结温升之比。
3.根据权利要求1所述的热电堆红外传感器热学参数自测试方法，其特征在于，根据所述电学响应信号、所述有效塞贝克系数以及热导处理算法计算待测热电堆红外传感器的热导，包括：
根据所述初始电压、第一电压和有效塞贝克系数并结合热导计算公式计算得到待测热电堆红外传感器的热导，其中所述热导计算公式为：
其中，G表示待测热电堆红外传感器的热导，V0表示所述初始电压，V20表示所述第一电压，n表示脉冲信号源的占空比，α表示塞贝克系数，αeff表示所述有效塞贝克系数，T0表示所述初始温度，R0表示待测热电堆红外传感器的初始阻值。
4.根据权利要求1所述的热电堆红外传感器热学参数自测试方法，其特征在于，根据所述电学响应信号、脉冲信号源的频率、有效塞贝克系数以及热容处理算法计算待测热电堆红外传感器的热容，包括：
根据所述第一电压、第二电压以及所述脉冲信号源的频率计算待测热电堆红外传感器的电压时间响应曲线的斜率，其中所述电压时间响应曲线的斜率的计算公式为：
其中，s表示电压时间响应曲线的斜率，V20表示第一电压，V21表示第二电压，F表示脉冲信号源的频率；
根据所述电压时间响应曲线的斜率和所述有效塞贝克系数并结合热容计算公式计算得到待测热电堆红外传感器的热容，其中所述热容计算公式为：
其中，C表示待测热电堆红外传感器的热容，αeff表示有效塞贝克系数，V0表示所述初始电压，R0表示待测热电堆红外传感器的初始阻值，n表示脉冲信号源的占空比。
5.根据权利要求1所述的热电堆红外传感器热学参数自测试方法，其特征在于，根据所述电学响应信号、最大电压变化量、有效塞贝克系数、脉冲信号源的频率并结合热时间常数算法计算待测热电堆红外传感器的热时间常数，包括：
计算待测热电堆红外传感器的电压达到稳定状态时的电压变化量，其中所述电压变化量的计算公式为：
其中，ΔVm表示所述电压变化量，V0表示所述初始电压，T0表示所述初始温度，R0表示所述待测热电堆红外传感器的初始阻值，α表示塞贝克系数，αeff表示有效塞贝克系数，G表示所述待测热电堆红外传感器的热导；
根据所述电压变化量以及所述热时间常数计算公式计算得到待测热电堆红外传感器的热时间常数，其中所述热时间常数计算公式为：
其中，τ表示待测热电堆红外传感器的热时间常数，F表示脉冲信号源的频率，V20表示第一电压，V21表示第二电压。
6.一种热电堆红外传感器热学参数自测试装置，用于实现权利要求1至5中任意一项所述的热电堆红外传感器热学参数自测试方法，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取待测热电堆红外传感器的初始电压以及待测热电堆红外传感器在脉冲信号源激励下的电学响应信号；
第一计算模块，用于根据待测热电堆红外传感器的初始阻值计算待测热电堆红外传感器的电阻温度系数，其中所述待测热电堆红外传感器的初始阻值为待测热电堆红外传感器位于初始温度下的阻值，所述初始温度包括室温；
第二计算模块，用于根据所述初始电压、电阻温度系数以及塞贝克系数计算有效塞贝克系数；
热导计算模块，用于根据所述电学响应信号、所述有效塞贝克系数以及热导处理算法计算待测热电堆红外传感器的热导；
热容计算模块，用于根据所述电学响应信号、脉冲信号源的频率、有效塞贝克系数以及热容处理算法计算待测热电堆红外传感器的热容；
热时间常数计算模块，用于根据所述电学响应信号、最大电压变化量、有效塞贝克系数、脉冲信号源的频率并结合热时间常数算法计算待测热电堆红外传感器的热时间常数，其中所述最大电压变化量为所述待测热电堆红外传感器的电压达到稳定状态时所对应的电压变化量。
7.一种热电堆红外传感器热学参数自测试系统，其特征在于，包括：信号发生电路、读出电路、采集电路和权利要求6所述的热电堆红外传感器热学参数自测试装置，所述读出电路的输入端连接所述信号发生电路的输出端，所述采集电路的输入端连接所述读出电路的输出端，所述热电堆红外传感器热学参数自测试装置连接所述采集电路的输出端，所述信号发生电路用于产生脉冲信号源，待测试热电堆红外传感器的两端分别连接恒压源和所述信号发生电路。
8.根据权利要求7所述的热电堆红外传感器热学参数自测试系统，其特征在于，所述信号发生电路包括第一电阻、与所述第一电阻的一端串联的第一开关、第二电阻和与第二电阻的一端串联的第二开关，所述第一电阻的另一端和所述第二电阻的另一端均连接信号地，所述第一开关和所述第二开关均连接所述读出电路，当所述第一开关闭合所述第二开关断开时，产生低电平信号，当第一开关断开第二开关闭合时，产生高电平信号。
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