CN209416501U - 一种含匹配电阻及性能补偿于一体的红外探测器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种含匹配电阻及性能补偿于一体的红外探测器，包括管座、管帽、敏感元、匹配电阻及性能补偿元、黑色辐射遮挡胶及光学窗口；管座与管帽之间焊接连接，管帽与窗口用环氧树脂胶粘接，敏感元和匹配电阻及性能补偿元设置在同一石英基片上，石英基片粘接在管座上，敏感元位于管座的几何中心，电极引出线与管座上的相应引出管脚一端焊接，匹配电阻及性能补偿元表面用黑色硅橡胶裹封；本实用新型利用石英的良好导热性能，敏感元与匹配电阻及性能补偿元温度会始终保持一致；当敏感元体温或环境温度变化时，通过石英基片使匹配电阻及性能补偿元同步发生变化，通过引出线与放大器及处理电路连接处理，实现了红外探测器的性能补偿。
Description
技术领域
本实用新型属于探测器技术领域，特别涉及一种含匹配电阻及性能补偿于一体的红外探测器。
背景技术
红外探测器主要接收比环境温度高的物体所辐射红外波段的能量，并将其转换为电信号。主要用于航天、航空、兵器及能源资源探测监控系统，近年来在非接触测温、光谱分析、光电开关、水份测定、火焰探测、气体分析等工农业生产、科研、运输及医疗等领域。硫化铅、硒化铅红外探测器是1-3微米、和3-5微米的主要火焰探测器。火焰探测器的使用环境比较复杂，且不能对红外器件进行恒温处理，所以在使用时红外探测的所处环境(-55℃～+75℃)范围波动是正常的。普通的硫化铅、硒化铅红外探测器在-55℃～+75℃两个极限温度下暗电阻变化会超过5倍，且每只探测器的暗电阻随温度变化曲线很难一致,使得普通硫化铅、硒化铅红外探测器与普通电阻匹配的应用难以满足实际使用要求，轻则影响系统的探测精度和准确度，重则产生漏报、误报。
实用新型内容
针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供了一种含匹配电阻及性能补偿于一体的红外探测器，实现了在环境温度变化时，红外探测器参数的自我补偿，抑制了红外探测器的温度效应，保证了红外探测器探测的精度和准确度。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：
一种含匹配电阻及性能补偿于一体的红外探测器，包括光学窗口、管帽、管座、引出管脚、石英基片、敏感元、匹配电阻及性能补偿元、黑色辐射遮挡胶、第一引出线、第二引出线及第三引出线；光学窗口固定在管帽顶部的几何中心，管帽和管座采用熔融方式融接；管座上设有石英基片；敏感元和匹配电阻及性能补偿元均设置在石英基片上，敏感元设置在管座的几何中心；金电极设置在石英基片上，金电极包括第一金电极、第二金电极及第三金电极，第一金电极与敏感元的一端连接；第二金电极与匹配电阻及性能补偿元的一端连接；第三金电极设置在敏感元的另一端和匹配电阻及性能补偿元的另一端，第三金电极将敏感元和匹配电阻及性能补偿元连通；黑色辐射遮挡胶涂覆在匹配电阻及性能补偿元的外表面；引出管脚与管座之间采用玻璃绝缘方式封接，引出管脚包括第一引出管脚、第二引出管脚及第三引出管脚；第一引出线的一端与第一金电极连接，另一端与第一引出管脚连接；第二引出线的一端与第二金电极连接，另一端与第二引出管脚连接；第三引出线的一端与第三金电极连接，另一端与第三引出管脚连接；偏置电压施加在第一引出管脚和第二引出管脚的两端，第三引出管脚与放大器的输入端连接。
进一步的，光学窗口与管帽之间采用环氧树脂胶粘结连接。
进一步的，敏感元采用硫化铅薄膜或硒化铅薄膜。
进一步的匹配电阻及性能补偿元采用硫化铅薄膜或硒化铅薄膜。
进一步的，第一引出线、第二引出线和第三引出线均采用金丝，金丝与金电极通过焊接或热熔焊连接。
进一步的，管座和管帽型号为TO-5。
进一步的，石英基片采用环氧树脂胶与管座粘结连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型一种含匹配电阻及性能补偿于一体的红外探测器，通过在管座上设置石英基片，并将敏感元和匹配电阻及补偿元设置在同一石英基片上，利用石英的良好导热性能，敏感元与匹配电阻及性能补偿元温度会始终保持一致；当敏感元体温或环境温度变化时，通过石英基片使匹配电阻及性能补偿元同步发生变化，通过引出线与放大器及处理电路连接处理，实现了红外探测器的性能补偿，整个探测器的输出变化很小。
进一步的，敏感元和匹配电阻及补偿元通过采用化学沉积方式生成的硫化铅薄膜或硒化铅薄膜，并采用化学刻蚀方式将硫化铅薄膜或硒化铅薄膜分割为敏感元和匹配电阻及性能补偿元；由于敏感元和匹配电阻及性能补偿元采用同一种材料、同一成膜环境制作在同一石英基片上，所以具有相同的光电性能；当环境温度变化时匹配电阻及性能补偿元积分体温始终保持一致，敏感元和匹配电阻及补偿元之间的暗电阻匹配比保持一致，通过引出线与放大器输入端的偏置电压保持不变，从而使红外整机系统输温度漂移得到很好地抑制。
本实用新型提供了一种无需恒温、无需限制辐射上限，通过探测器的性能补偿设计，实现轻便、精确非接触探测；本实用新型可应用在需要精确探测控制的车辆动力舱、驾驶舱自动灭火系统，环境温度变化大、火焰波动大的目标测温控温系统。
附图说明
图1为本实用新型所述的红外探测器整体结构示意图；
图2为本实用新型所述的红外探测器的内部结构示意图；
图3为本实用新型所述的红外探测器的内部结构放大示意图。
其中，1光学窗口，2管帽，3管座，4引出管脚，5石英基片，61敏感元，62匹配电阻及性能补偿元，7金电极，8黑色辐射遮挡胶；4-1第一引出管脚，4-2第二引出管脚，4-3第三引出管脚，7-1第一金电极，7-2第二金电极，7-3第三金电极，9-1第一引出线，9-2第二引出线，9-3第三引出线。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式来对本实用新型做进一步详细描述。
参考附图1-3所示，本实用新型一种含匹配电阻及性能补偿于一体的红外探测器，包括光学窗口1、管帽2、管座3、引出管脚4、石英基片5、敏感元6-1、匹配电阻及性能补偿元6-2、金电极7、黑色辐射遮挡胶8、第一引出线9-1、第二引出线9-2及第三引出线9-3；
光学窗口1设置在管帽2顶部的几何中心，光学窗口1与管帽2之间采用环氧树脂胶粘结连接，管帽2和管座3采用熔融方式融接；
管座3上设置石英基片5，石英基片5与管座3之间采用环氧树脂胶粘接连接；敏感元6-1设置在石英基片5上，敏感元设置在管座3的几何中心；石英基片5上还设置有匹配电阻及性能补偿元6-2；
金电极7采用真空镀方式蒸镀设置在石英基片7上，金电极7包括第一金电极7-1、第二金电极7-2及第三金电极7-3，第一金电极7-1设置在敏感元6-1的一端，第一金电极7-1与敏感元6-1连接；第二金电极7-2设置在匹配电阻及性能补偿元6-2的一端，第二金电极7-2与匹配电阻及性能补偿元6-2连接；第三金电极7-3设置在敏感元6-1的另一端和匹配电阻及性能补偿元6-2的另一端，第三金电极7-3将敏感元6-1和匹配电阻及性能补偿元6-2连通；
黑色辐射遮挡胶8涂覆在匹配电阻及性能补偿元6-2的外表面，黑色辐射遮挡胶8将匹配电阻及性能补偿元6-2进行裹封，将隔断匹配电阻及性能补偿元6-2接受被探测物体的辐射，使匹配电阻及性能补偿元6-2的阻值始终保持为“暗电阻状态”；黑色辐射遮挡胶8采用黑色704橡胶；
引出管脚4与管座3之间采用玻璃绝缘方式封接，引出管脚4包括第一引出管脚4-1、第二引出管脚4-2及第三引出管脚4-3；第一引出线9-1的一端与第一金电极7-1焊接连接，另一端与第一引出管脚4-1焊接连接；第二引出线9-2的一端与第二金电极7-2焊接连接，另一端与第二引出管脚4-2焊接连接；第三引出线9-3的一端与第三金电极7-3连接，另一端与第三引出管脚4-3焊接连接；偏置电压施加在第一引出管脚4-1和第二引出管脚4-2之间，第三引出管脚4-3与放大器的输入端连接，放大器的输出端与处理电路连接。
使用时，光学窗口1对准所要探测的火焰(准调制)目标或(调制的)发热物体，通过光学窗口1将需要的红外波段的辐射照射到敏感元6-1上，敏感元6-1将高温物体发出的红外辐射通过匹配电阻及性能补偿元6-2的匹配转换为电信号；当探测器所处环境温度或探测器自身的积分体温发生变化，导致敏感元6-1体温或环境温度发生变化时，通过石英基片5良好的导热性能使得匹配电阻及性能补偿元6-2和敏感元6-1发生相同的积分性能变化；通过第三引出线9-3与放大器、处理电路连接出的电性能变化极小，整个探测器的输出变化很小，实现了红外探测器的性能补偿。
本实用新型中的晶体管型号为TO-5，即管座2和管帽3的型号为TO-5。
敏感元6-1和匹配电阻及性能补偿元6-2的制作过程为：首先，将采用化学沉积方式生成的硫化铅薄膜或硒化铅薄膜于同一石英基片5上；然后，采用化学刻蚀方式将硫化铅薄膜或硒化铅薄膜分割为敏感元6-1和匹配电阻及性能补偿元6-2；由于敏感元6-1和匹配电阻及性能补偿元6-2采用同一种材料、同一成膜环境、在同一石英基片5上制作，所以具有相同的光电性能；敏感元6-1积分体温或环境温度发生变化时，通过石英基片5的热传导使匹配电阻及性能补偿元6-2同步发生变化。
第一引出线9-1、第二引出线9-2和第三引出线9-3均采用金丝，金丝与金电极7电极通过焊接或热熔焊连接；
光学窗口1采用对应硫化铅或硒化铅薄膜选用不同材料及镀膜形式，可获得所要的接收波段的辐射。
本实用新型主要应用在需要精确探测控制的车辆动力舱、驾驶舱自动灭火系统，环境温度变化大、火焰波动大的目标测温控温系统；本实用新型提供了一种无需恒温、无需限制辐射上线，通过探测器的性能补偿设计，实现轻便、精确非接触探测。
Claims (7)
1.一种含匹配电阻及性能补偿于一体的红外探测器，其特征在于，包括光学窗口(1)、管帽(2)、管座(3)、引出管脚(4)、石英基片(5)、敏感元(6-1)、匹配电阻及性能补偿元(6-2)、黑色辐射遮挡胶(8)、第一引出线(9-1)、第二引出线(9-2)及第三引出线(9-3)；光学窗口(1)固定在管帽(2)顶部的几何中心，管帽(2)和管座(3)采用熔融方式融接；管座(3)上设有石英基片(5)；敏感元(6-1)和匹配电阻及性能补偿元(6-2)均设置在石英基片(5)上，敏感元(6-1)设置在管座(3)的几何中心；金电极(7)设置在石英基片(5)上，金电极(7)包括第一金电极(7-1)、第二金电极(7-2)及第三金电极(7-3)，第一金电极(7-1)与敏感元(6-1)的一端连接；第二金电极(7-2)与匹配电阻及性能补偿元(6-2)的一端连接；第三金电极(7-3)设置在敏感元(6-1)的另一端和匹配电阻及性能补偿元(6-2)的另一端，第三金电极(7-3)将敏感元(6-1)和匹配电阻及性能补偿元(6-2)连通；黑色辐射遮挡胶(8)涂覆在匹配电阻及性能补偿元(6-2)的外表面；引出管脚(4)与管座(3)之间采用玻璃绝缘方式封接，引出管脚(4)包括第一引出管脚(4-1)、第二引出管脚(4-2)及第三引出管脚(4-3)；第一引出线(9-1)的一端与第一金电极(7-1)连接，另一端与第一引出管脚(4-1)连接；第二引出线(9-2)的一端与第二金电极(7-2)连接，另一端与第二引出管脚(4-2)连接；第三引出线(9-3)的一端与第三金电极(7-3)连接，另一端与第三引出管脚(4-3)连接；偏置电压施加在第一引出管脚(4-1)和第二引出管脚(4-2)的两端，第三引出管脚(4-3)与放大器的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种含匹配电阻及性能补偿于一体的红外探测器，其特征在于，光学窗口(1)与管帽(2)之间采用环氧树脂胶粘结连接。
3.根据权利要求1所述的一种含匹配电阻及性能补偿于一体的红外探测器，其特征在于，敏感元(6-1)采用硫化铅薄膜或硒化铅薄膜。
4.根据权利要求1所述的一种含匹配电阻及性能补偿于一体的红外探测器，其特征在于，匹配电阻及性能补偿元(6-2)采用硫化铅薄膜或硒化铅薄膜。
5.根据权利要求1所述的一种含匹配电阻及性能补偿于一体的红外探测器，其特征在于，第一引出线(9-1)、第二引出线(9-2)和第三引出线(9-3)均采用金丝，金丝与金电极(7)通过焊接或热熔焊连接。
6.根据权利要求1所述的一种含匹配电阻及性能补偿于一体的红外探测器，其特征在于，管座(3)和管帽(2)型号为TO-5。
7.根据权利要求1所述的一种含匹配电阻及性能补偿于一体的红外探测器，其特征在于，石英基片(5)采用环氧树脂胶与管座(3)粘结连接。
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