专利名称：热电致冷型红外探测器组件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及红外辐射探测，具体是指具有波段选择，温度控制，弱信号放大等功能于一体的热电致冷型红外探测器组件。
背景技术：
目前市场上销售的单元或多元红外探测器大多由探测器芯片和避免其它杂散光干扰的红外窗口组成。而在实际使用时，红外探测器往往需要在一定的温度条件下工作，还要配上合适的光学部件，还要将测得的弱信号进行放大等。这些一般由用户自己配备，这样给使用者带来诸多不便。

发明内容
基于已有的红外探测器存在使用上的不方便，本实用新型的目的是提供一种集波段选择、温度控制和信号放大等功能于一体的热电致冷型红外探测器组件。
本实用新型的红外探测器组件包括组件外壳、红外探测器、透镜、滤光片、温度控制器和前置放大器。组件外壳头部有一带透镜的可调整透镜焦距的透镜筒，透镜筒下面有一带波段滤光片窗口的红外探测器，透镜筒和红外探测器置在同一轴上。红外探测器置在热电致冷器的冷面上，冷面上还有测量红外探测器工作温度的热敏电阻。热电致冷器置在散热器上，热电致冷器的热面与散热器热接触。在散热器的下面有前置放大器和温度控制器。红外探测器、热电致冷器、散热器、前置放大器和温度控制器依次固定在组件壳体内。红外探测器的信号通过导线输入前置放大器，热敏电阻通过导线与温度控制器联接。组件外壳尾部有一用于前置放大器信号输出和温度控制器电源输入的多芯插头，从而构成一体化红外探测器组件。
本实用新型的有益效果是光、机、电一体化的红外探测器组件，具有多功能、小型化。由于红外探测器输出的是一种微弱电压信号，将低噪声前置放大器与探测器近距离连接，并且在同一个金属圆筒壳体内，减少了外部各种干扰对探测器的影响，提高了探测效率。另外，本温控电路设计为连续控制方式，无开关噪声，电流起伏较小，对探测器的干扰亦明显减少，这种探测器组件给研制各类红外仪器提供了方便，是一个实用的红外头部组件。


图1是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型的温度控制器电原理图；图3是本实用新型的前置放大器电原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细说明见图1，红外探测器组件包括组件外壳1、红外探测器2、透镜筒3、滤光片4、温度控制器5和前置放大器6。组件外壳1头部有一带透镜301的可调整透镜焦距的透镜筒3，调焦透镜筒3的目的是为了装校组件方便，使入射光能聚焦在探测器的芯片上。透镜筒下面有一带波段滤光片4的红外探测器2，透镜筒、波段滤光片4和红外探测器必需在同一轴上。红外探测器置在热电致冷器7的冷面701上，冷面上还有测量红外探测器工作温度的热敏电阻8。热电致冷器置在散热器9上，热电致冷器的热面702与散热器9热接触。在散热器的下面有前置放大器6和温度控制器5。红外探测器2的信号通过导线输入前置放大器6，热敏电阻8通过导线与温度控制器5联接。组件外壳1尾部有一用于前置放大器信号输出和温度控制器电源输入的多芯插头10。
所说的温度控制器5为温度控制电路板，见图2，由R1、R2、Rt、Rw组成一个电阻桥路，电阻R1、Rw构成桥路的一臂，R2、Rt构成桥路的另一臂，其中Rt为置于致冷器冷面上的热敏电阻8，Rw为温度设定电阻，桥路的两臂电压输入至运算放大器A的-、+输入端，Rf为运放的反馈电阻，选择反馈电阻的大小，用于减小电流的开关效应，使电流维持在温控点附近，避免了温控电流对红外小信号的干扰，运放输出接晶体管Q，致冷器串接在晶体管Q的发射极上，RL为限流电阻。本温控电路设计为连续控制方式，无开关噪声，半导体致冷器是一种电流型控制器件，在未达到温度点时，控制电流逐渐增大，在接近温度点时，电流逐渐减小，直至在温控点附近有一个基本控制电流，电流起伏较小，对探测器的干扰亦明显减少。
所说的前置放大器6为前置放大电路板，见图3，其中A1、A2为运算放大器，A1(LT1028)与R2、R3、R4、C2、C3构成前置放大器的输入级，其中，增益由R3/R4比值决定，高、低端频率分别由C2、C3决定。双运放A2(TL082)的一半作中间放大，其增益由(R5+R6)/R7决定，另一半作跟随输出。电阻R1、R*、C1组成电流源供探测器的偏置电流，这里R*应大于3倍探测器电阻。
权利要求1.一种热电致冷型红外探测器组件，包括组件外壳(1)、红外探测器(2)、透镜筒(3)、波段滤光片(4)、温度控制器(5)和前置放大器(6)；其特征在于组件外壳(1)头部有一带透镜(301)的可调整透镜焦距的透镜筒(3)，透镜筒下面有一带波段滤光片(4)的红外探测器(2)，透镜筒(3)、波段滤光片(4)和红外探测器(2)在同一轴上；红外探测器置在热电致冷器(7)的冷面(701)上，冷面上还有测量红外探测器工作温度的热敏电阻(8)；热电致冷器(7)置在散热器(9)上，热电致冷器的热面(702)与散热器(9)热接触；在散热器的下面有前置放大器(6)和温度控制器(5)；红外探测器(2)、热电致冷器(7)、散热器(9)、前置放大器(6)和温度控制器(5)依次固定在组件壳体(1)内；红外探测器(2)的输出信号通过导线输入前置放大器(6)，热敏电阻(8)通过导线与温度控制器(5)联接；组件外壳(1)尾部有一用于前置放大器信号输出和温度控制器电源输入的多芯插头(10)。
2.根据权利要求1的一种热电致冷型红外探测器组件，其特征在于所说的温度控制器(5)为温度控制电路板，它由R1、R2、Rt、Rw组成一个电阻桥路，电阻R1、Rw构成桥路的一臂，R2、Rt构成桥路的另一臂，其中Rt为置于热电致冷器冷面上的热敏电阻(8)，Rw为温度设定电阻，桥路的两臂电压输入至运算放大器A的-、+输入端，Rf为运放的反馈电阻，运放输出接晶体管Q，热电致冷器串接在晶体管Q的发射极上，RL为限流电阻。
专利摘要一种热电致冷型红外探测器组件，包括组件外壳、红外探测器、透镜、滤光片、温度控制器和前置放大器。其特征是上述这些部件匀集成在组件壳体内，是一种集波段选择、温度控制和信号放大等功能于一体的热电致冷型红外探测器组件。由于红外探测器输出的是一种微弱电压信号，将低噪声前置放大器与探测器近距离连接，并且在同一个金属圆筒壳体内，减少了外部各种干扰对探测器的影响，提高了探测效率。另外，本温控电路设计为连续控制方式，无开关噪声，电流起伏较小，对探测器的干扰亦明显减少，这种探测器组件给研制各类红外仪器提供了方便，是一个实用的红外头部组件。
文档编号G01J1/42GK2663956SQ20032012277
公开日2004年12月15日 申请日期2003年12月24日 优先权日2003年12月24日
发明者邱惠国, 陈安森, 袁永刚 申请人:中国科学院上海技术物理研究所