CN208240705U - 微型热电堆红外传感器 - Google Patents

Abstract

本申请的目的是提供一种微型热电堆红外传感器，其中，该微型热电堆红外传感器包括：线路板、热电堆传感芯片、与热电堆传感芯片通讯连接的模数电压转换芯片，存储芯片，用于存储根据预设的规则计算模数电压转换芯片输出的实时数字电压信号与设定的输出标准电压信号之间的比例得到的校准系数。其中，热电堆传感芯片、模数电压转换芯片和存储芯片在线路板上一体封装成型。与现有技术相比，本实用新型可在扩大微型热电堆红外传感器的应用接口使用限制的情况下，简化其结构，并方便接口系统对微型热电堆红外传感器输出的数字电压信号的校准工作。

Description

微型热电堆红外传感器

技术领域

本实用新型涉及通信领域，尤其涉及一种微型热电堆红外传感器。

背景技术

目前，微型热电堆红外传感器，是红外气体测量、红外人体感应等领域中一种常用的传感器。

现有的微型热电堆红外传感器通常采用MEMS(Microelectro MechanicalSystems，微机电系统)制造工艺制作，其输出信号为热电堆通过塞贝克效应产生的模拟电压信号。

现有的微型热电堆红外传感器主要分为两类，即模拟信号输出传感器和数字信号输出传感器。然而，这两类传感器均存在如下缺陷：对于模拟信号输出传感器，由于其仅设有一微型热电堆红外传感器芯片，其输出的电压信号为模拟电压信号而并非标准电压信号，因此，需要通过与模拟信号输出传感器连接的接口电路系统对模拟电压信号进行数模转换，并对输出的模拟电压信号进行校准，以消除不同传感器之间的信号大小差异，因此操作较为繁琐。

对于数字信号输出传感器，通常分为数字电压信号输出传感器和全集成数字信号输出传感器两类。

对于数字电压信号输出传感器，其包括微型热电堆红外传感器芯片和模数电压转换芯片，因此微型热电堆红外传感器芯片输出的模拟信号经过模数电压转换芯片转换后成数字电压信号输出，但是，由于其输出的数字电压信号仍然并非设定的标准电压信号，因此在测试使用时，仍然需要单独进行校准，以消除不同传感器之间的信号大小的差异。

对于全集成数字信号输出传感器，其包括微型热电堆红外传感器芯片、模数电压转换芯片和存储芯片和MCU(MicroControllerUnit，微控制单元)运算芯片。其主要工作原理是通过MCU运算芯片调用存储芯片中存储的校准系数对模数电压转换芯片转换后的数字电压信号进行校准，并由MCU运算芯片输出相应的运算结果。然而这种结构存在以下缺陷，由于全集成数字信号输出传感器中包括MCU运算芯片，导致其成本较高，且由于MCU运算芯片工作时消耗电流较大，会导致热电堆红外传感器芯片的工作环境温度改变，从而影响了传感器信号的输出精度。此外由于全集成数字信号输出传感器仅能通过MCU运算芯片输出其运算结果，因此其运算结果仅适应于对应的应用场景，如输出的校准后红外人体温度无法应用于红外气体温度的测量，从而限制了传感器的应用接口。

实用新型内容

针对上述现有技术的缺点或不足，本实用新型要解决的技术问题是如何在扩大微型热电堆红外传感器的应用接口使用限制的情况下，简化其结构，并方便接口系统对微型热电堆红外传感器输出的数字电压信号的校准工作。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种微型热电堆红外传感器，包括：基板、热电堆传感芯片、与热电堆传感芯片通讯连接的模数电压转换芯片，存储芯片，用于存储根据预设的规则计算模数电压转换芯片输出的实时数字电压信号与设定的输出标准电压信号之间的比例得到的校准系数。

其中，热电堆传感芯片、模数电压转换芯片和存储芯片在基板上一体封装成型。

与现有技术相比，由于本申请中的微型热电堆红外传感器是由热电堆传感芯片、模数电压转换芯片和存储芯片在基板上一体封装成型的，并且存储芯片在被封装前存储有根据预设的规则计算模数电压转换芯片输出的实时数字电压信号与设定的输出标准电压信号之间的比例而得到的校准系数，因此使得微型热电堆红外传感器在与相应的接口系统连接时，可同时输出数字电压信号和校准系数，从而使得接口系统通过调用校准系数即可对输出的数字电压信号进行校准，而无须采用单独的芯片或设备进行校准计算，因此在简化微型热电堆红外传感器的结构的情况下，方便了接口系统对微型热电堆红外传感器输出的电压信号的校准工作，同时由于本申请中微型热电堆红外传感器输出的数字电压信号未经过MCU芯片的运算处理，因此可满足不同的场景计算，因此可极大的扩大该微型热电堆红外传感器的应用接口的使用范围。

进一步，作为优选的，所述热电堆传感芯片为MEMS芯片。

进一步，作为优选的，所述模数电压转换芯片的信号输出端在所述线路板上与所述存储芯片的信号输出端相连或相互独立。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1：现有技术中微型热电堆红外传感器的工作原理图；

图2：现有技术中微型热电堆红外传感器的系统模块框图；

图3：本实用新型第一实施例中微型热电堆红外传感器的工作原理图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

如图2和图3所示，本实用新型的第一实施例提供了一种微型热电堆红外传感器，包括：基板、热电堆传感芯片、与热电堆传感芯片通讯连接的模数电压转换芯片，存储芯片，用于存储根据预设的规则计算模数电压转换芯片输出的实时数字电压信号与设定的输出标准电压信号之间的比例得到的校准系数。

其中，热电堆传感芯片、模数电压转换芯片和存储芯片在基板上一体封装成型。

通过上述内容可知，由于微型热电堆红外传感器是由热电堆传感芯片、模数电压转换芯片和存储芯片在基板上一体封装成型的，并且存储芯片在被封装前存储有根据预设的规则计算模数电压转换芯片输出的实时数字电压信号与设定的输出标准电压信号之间的比例而得到的校准系数，因此使得微型热电堆红外传感器在与相应的接口系统连接时，可同时输出数字电压信号和校准系数，从而使得接口系统通过调用校准系数即可对输出的数字电压信号进行校准，而无须采用单独的芯片或设备进行校准计算，因此在简化微型热电堆红外传感器的结构的情况下，方便了接口系统对微型热电堆红外传感器输出的电压信号的校准工作，同时由于本申请中微型热电堆红外传感器输出的数字电压信号未经过MCU芯片的运算处理，因此可满足不同的场景计算，因此可极大的扩大该微型热电堆红外传感器的应用接口的使用限制。

进一步地，本申请中的热电堆传感芯片优选为MEMS芯片。

具体地，为了满足实际应用中的封装和连接需求，本申请中的模数电压转换芯片的信号输出端在所述基板上与所述存储芯片的信号输出端相连，或者模数电压转换芯片的信号输出端在所述基板上与所述存储芯片的信号输出端相互独立。从而使得该微型热电堆红外传感器输出的数字电压信号与上述存储芯片中存储的校准系数可以在同一路信号在前后输出至接口系统中，也可分成两路信号输出分别输出至接口系统中。

本实用新型的工作原理如下图所示，本申请中的微型热电堆红外传感器在封装前，工作人员将测试得到的模数电压转换芯片输出的实时数字电压信号与设定的输出标准电压信号按照预设的规则进行比值计算，从而得到相应的比值而作为校准系数，并存储在存储芯片中，然后将存储有该校对系数的存储芯片与热电堆传感芯片和模数电压转换芯片在线路板上一体封装成型，从而使得该微型热电堆红外传感器在与相应的接口系统连接后，接口系统中的处理模块可通过直接调用存储芯片中的校对系数，并根据校对系数与模数电压转换芯片输出的数字电压信号的乘积等方式获得校准后的数字电压信号并输出至相应的设备中，以满足不同场景的计算。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限定，仅仅参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围。

Claims (3)

1.一种微型热电堆红外传感器，包括：基板、热电堆传感芯片、与所述热电堆传感芯片通讯连接的模数电压转换芯片，其特征在于，还包括：

存储芯片，用于存储根据预设的规则计算所述模数电压转换芯片输出的实时数字电压信号与设定的输出标准电压信号之间的比例得到的校准系数；

其中，所述热电堆传感芯片、所述模数电压转换芯片和所述存储芯片在所述基板上一体封装成型。

2.根据权利要求1所述的微型热电堆红外传感器，其特征在于，所述热电堆传感芯片为MEMS芯片。

3.根据权利要求1所述的微型热电堆红外传感器，其特征在于，所述模数电压转换芯片的信号输出端在所述基板上与所述存储芯片的信号输出端相连或相互独立。