CN220490230U - 一种热电堆红外传感器热噪声测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种热电堆红外传感器热噪声测试装置，包括可调电阻、继电器、放大器和电压表；继电器包括公共端、驱动引脚一、驱动引脚二、常开触点、常闭触点，驱动引脚一连接电源电压，驱动引脚二接地，常开触点串联待测热电堆红外传感器后接地，常闭触点串联可调电阻后连接电源电压，公共端连接放大器的输入端，电压表的两端分别连接放大器的输出端和接地，放大器的正电源端和负电源端分别连接电源电压和接地。本实用新型提供一种热电堆红外传感器热噪声测试装置，通过无噪声可变电阻和一个噪声电压源串联，采用可变电阻等效替换热电堆红外传感器，无需考虑热燥声本身的波动。

Description

一种热电堆红外传感器热噪声测试装置

技术领域

本实用新型属于传感器热噪声测试技术领域，尤其是涉及一种热电堆红外传感器热噪声测试装置。

背景技术

热电堆红外传感器是一种基于塞贝克效应来工作的传感器，由目标温度和环境温度之间的特殊关系，输出相应的信号值。应用这一原理，热电堆红外传感器可用于测温领域，且具有较高精度。

热电堆红外传感器和电子线路组合时，只要放大器的放大倍数足够大，即使没有响应信号的输出，也可以观察到一些毫无规律和无法预测的电输出，这就是探测器的噪声。噪声实质上是物理量绕其平均值的涨落。热电堆红外传感器自身存在热噪声，这将对输出信号产生干扰，同时也对热电堆红外传感器其他性能测试产生影响。因此对于热电堆红外传感器热噪声的测试尤为重要，应确保其足够小从而不对输出信号造成影响。

热电堆红外传感器热噪声测试多采用直接测量法，即直接连接热电堆红外传感器，使用设备直接测量热噪声电压值。例如团体标准T/CMIF 116—2020《热电堆红外传感器芯片》中规定了热噪声的测试方法，通过在隔绝红外信号对热电堆红外传感器的影响条件下，由示波器上读取的电压信号峰峰值作为噪声值。此种方法存在一定缺陷:由于传感器的热噪声普遍较小，为nV量级，使用该方法测量时电路中存在的公频串扰影响过大且热噪声本身波动较大，一般的设备无法准确测量得到噪声值。

实用新型内容

本实用新型旨在解决以下技术问题：现有的热电堆红外传感器热噪声测试设备无法准确测量得到噪声值。本实用新型提供一种热电堆红外传感器热噪声测试装置，通过无噪声可变电阻和一个噪声电压源串联，采用可变电阻等效替换热电堆红外传感器，无需考虑热燥声本身的波动。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种热电堆红外传感器热噪声测试装置，包括可调电阻、继电器、放大器和电压表；所述继电器包括公共端、驱动引脚一、驱动引脚二、常开触点、常闭触点，所述驱动引脚一连接电源电压，所述驱动引脚二接地，所述常开触点串联待测热电堆红外传感器后接地，所述常闭触点串联所述可调电阻后连接电源电压，所述公共端连接所述放大器的输入端，所述电压表的两端分别连接所述放大器的输出端和接地，所述放大器的正电源端和负电源端分别连接电源电压和接地。

进一步的，所述一种热电堆红外传感器热噪声测试装置还包括单片机，所述可变电阻为数字电阻器，所述数字电阻器连接所述单片机，所述数字电阻器向所述单片机发送电阻值，所述单片机向所述数字电阻器发送控制信号，所述电压表采用数字万用表，所述数字万用表连接所述单片机，所述数字万用表向所述单片机发送输出信号。

进一步的，所述一种热电堆红外传感器热噪声测试装置还包括温度测量电路，所述温度测量电路包括温度传感器、A/D转换器，所述温度传感器的电源端连接电源电压、接地端接地、输出端连接所述A/D转换器后连接所述单片机。

进一步的，所述热电堆红外传感器热噪声测试装置还包括金属信号屏蔽外壳，所述可调电阻、继电器、放大器设置在金属信号屏蔽外壳内。

进一步的，所述可调电阻的阻值为50~200kΩ。

进一步的，所述放大器放大倍率在2000倍及以上。

进一步的，所述单片机连接上位机，上位机具有显示计算结果的显示屏。

采用上述技术方案后，本实用新型具有如下优点：

本实用新型的一种热电堆红外传感器热噪声测试装置，采用可变电阻等效替代热电堆红外传感器进行热噪声测试，相对于传统的直接测试法，本实用新型不需要关注接收到的信号值组成，因此可以通过放大器来放大热电堆红外传感器的热噪声信号输出，避免了信号输出波动的影响，便于信号接收得到准确的测试值。

本实用新型的一种热电堆红外传感器热噪声测试装置，采用金属信号屏蔽外壳屏蔽大气中的干扰信号以及电路中的市电信号串扰，减少了测量时电路中存在的公频串扰影响。

本实用新型的一种热电堆红外传感器热噪声测试装置，由单片机根据电阻热噪声计算公式得出可调电阻的热噪声，由等效替代法，可测试得热电堆红外传感器热噪声，其中绝对温度T由温度测量电路测得。

附图说明

图1为一种热电堆红外传感器热噪声测试装置的结构示意图；

图2为一种优选的实施方式中热电堆红外传感器热噪声测试装置的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种热电堆红外传感器热噪声测试装置，包括可调电阻1、继电器2、放大器3、电压表4和金属信号屏蔽外壳5。所述可调电阻1、继电器2、放大器3设置在金属信号屏蔽外壳5内，金属信号屏蔽外壳5用于屏蔽大气中的干扰信号以及电路中的市电信号串扰。

所述继电器2用于切换可调电阻1、热电堆红外传感器6接入电路中。所述继电器2为5脚继电器，所述继电器2包括公共端21、驱动引脚一22、驱动引脚二23、常开触点24、常闭触点25。所述驱动引脚一22连接电源电压Vcc，所述驱动引脚二23接地，所述常开触点24串联待测热电堆红外传感器6后接地，所述常闭触点25串联所述可调电阻1后连接电源电压Vcc，所述公共端21连接所述放大器3的输入端。所述可调电阻1的阻值为50~200kΩ，以匹配nV量级的热噪声信号输出。所述电压表4用于探测电路的输出信号。所述电压表4的两端分别连接所述放大器3的输出端和接地。

所述放大器3的正电源端和负电源端分别连接电源电压Vcc和接地。所述放大器3放大倍率在2000倍及以上，使得噪声信号放大后足够大，更便于测试获取。所述放大器3的电路结构可参考公告号为CN105811890B的中国发明专利申请：《一种用于热噪声测量的放大器》。

测试时先将继电器2调节至常开触点24闭合、常闭触点25断开，使得热电堆红外传感器6接入电路中；用电压表4测试并记录当前热电堆红外传感器6的热噪声经放大器3放大后的输出信号值；再将继电器2调节至常开触点24断开、常闭触点25闭合，使得可调电阻1接入电路中；调节可调电阻1阻值，观察电压表4，当输出信号与之前连接热电堆红外传感器6的输出信号一致时，测试并记录当前可调电阻1阻值；由电阻热噪声计算公式得出可调电阻1此时的热噪声，式中：K_b—1.38*10^-23，T为绝对温度，R为电阻值，B为带宽；由等效替代法，可测试得热电堆红外传感器6热噪声。

如图2所示，在一种优选的实施方式中，所述一种热电堆红外传感器热噪声测试装置还包括单片机7。该实施方式中，所述单片机7的型号为stm32c8t6。

所述可变电阻1为数字电阻器，所述数字电阻器连接所述单片机7，所述数字电阻器向所述单片机7发送电阻值，所述单片机7向所述数字电阻器发送控制信号，数字电阻器的电阻值调节由电子控制信号执行。

该实施方式中，所述电压表4采用数字万用表，所述数字万用表连接所述单片机7，所述数字万用表向所述单片机7发送输出信号。

该实施方式中，所述一种热电堆红外传感器热噪声测试装置还包括温度测量电路。所述温度测量电路包括温度传感器8、A/D转换器9，所述温度传感器8的电源端连接电源电压Vcc、接地端接地、输出端连接所述A/D转换器9后连接所述单片机7。该实施方式中，所述温度传感器8的型号为AN6710S。

所述单片机7连接上位机10，上位机10具有显示计算结果的显示屏。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种热电堆红外传感器热噪声测试装置，其特征在于，包括可调电阻、继电器、放大器和电压表；所述继电器包括公共端、驱动引脚一、驱动引脚二、常开触点、常闭触点，所述驱动引脚一连接电源电压，所述驱动引脚二接地，所述常开触点串联待测热电堆红外传感器后接地，所述常闭触点串联所述可调电阻后连接电源电压，所述公共端连接所述放大器的输入端，所述电压表的两端分别连接所述放大器的输出端和接地，所述放大器的正电源端和负电源端分别连接电源电压和接地。

2.根据权利要求1所述的一种热电堆红外传感器热噪声测试装置，其特征在于，所述一种热电堆红外传感器热噪声测试装置还包括单片机，所述可调电阻为数字电阻器，所述数字电阻器连接所述单片机，所述数字电阻器向所述单片机发送电阻值，所述单片机向所述数字电阻器发送控制信号，所述电压表采用数字万用表，所述数字万用表连接所述单片机，所述数字万用表向所述单片机发送输出信号。

3.根据权利要求2所述的一种热电堆红外传感器热噪声测试装置，其特征在于，所述一种热电堆红外传感器热噪声测试装置还包括温度测量电路，所述温度测量电路包括温度传感器、A/D转换器，所述温度传感器的电源端连接电源电压、接地端接地、输出端连接所述A/D转换器后连接所述单片机。

4.根据权利要求1所述的一种热电堆红外传感器热噪声测试装置，其特征在于，所述热电堆红外传感器热噪声测试装置还包括金属信号屏蔽外壳，所述可调电阻、继电器、放大器设置在金属信号屏蔽外壳内。

5.根据权利要求1所述的一种热电堆红外传感器热噪声测试装置，其特征在于，所述可调电阻的阻值为50~200kΩ。

6.根据权利要求1所述的一种热电堆红外传感器热噪声测试装置，其特征在于，所述放大器放大倍率在2000倍及以上。

7.根据权利要求2所述的一种热电堆红外传感器热噪声测试装置，其特征在于，所述单片机连接上位机，上位机具有显示计算结果的显示屏。