[发明专利]微波功率器件瞬态温度测量系统及其数据处理方法

权利要求书

1.一种微波功率器件瞬态温度测量系统，其特征在于所述测量系统包括：红外辐射探测器(1)、放大电路(2)、数据采集卡(3)以及工控计算机(4)，所述红外辐射探测器(1)与放大大路(2)的信号输入端连接，用于采集微波功率器件发出的红外辐射信号；所述放大电路(2)与数据采集卡(3)的信号输入端连接，用于将采集的红外辐射信号进行放大处理；数据采集卡(3)与工控计算机(4)进行双向数据交互，用于根据工控计算机(4)的控制进行数据采集；所述工控计算机(4)用于处理数据采集卡采集的数据，并将采集卡采集的电信号转换为温度数据进行存储并显示；

所述工控计算机内设有控制软件模块和数据处理软件模块；测量系统工作时，通过控制软件模块选择数据采集卡的工作模式，数据采集卡工作模式分为触发模式和连续模式；触发模式对应周期性脉冲温度测量，连续模式对应非周期温度信号的测量；

数据处理软件模块用于：1)背景辐射测量及修正：每次测温过程中，在测量目标辐射量之前，首先测量背景辐射，并将得到的反映背景辐射量的电平数据保存；在测量目标温度时，将获得的反映目标的辐射量的电平数据减去反映背景辐射量的电平数据，得到目标修正后的红外辐射数据；

2)电平-温度转换：测温时根据目标发射率计算等效黑体辐射对应的电平V₀＝V/ε，其中，V₀为等效黑体辐射对应的电平，V为目标电平与背景辐射电平之差，ε为目标发射率，同时读取黑体的电平-温度数据，拟合成曲线，然后根据曲线将目标的电平换算成温度值，即得到修正后的目标温度数据；

3)数据降噪处理：触发工作模式下，通过周期平均的方法抑制噪声；连续工作模式下，通过牺牲采样率，增大积分时间来抑制噪声；

4)数据显示及存储：将原始电平数据或处理后的温度数据以曲线的形式输出，将原始电平数据或处理后的温度数据以及对应的时间储存至.txt文件。

2.根据权利要求1所述的微波功率器件瞬态温度测量系统，其特征在于：所述红外辐射探测器为红外敏感元件。

3.根据权利要求2所述的微波功率器件瞬态温度测量系统，其特征在于：所述红外敏感元件为独立的高速光电二极管。

4.根据权利要求1所述的微波功率器件瞬态温度测量系统，其特征在于：所述放大电路(2)的带宽大于20kHz，放大倍率大于100倍。

5.根据权利要求1所述的微波功率器件瞬态温度测量系统，其特征在于：所述数据采集卡(3)的采样率大于20MS/s，采样深度在10bit以上。

6.根据权利要求1所述的微波功率器件瞬态温度测量系统，其特征在于：所述触发模式下数据采集的方法为：(1)系统整体初始化；(2)初始化一次采样；(3)初始化完成后等待触发；(4)外部触发后进行采样处理；(5)采样完成后读取数据；(6)读取完成后初始化下一次采样请求，直到完成设定的采样数量。

7.根据权利要求1所述的一种微波功率器件瞬态温度测量系统的数据处理方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

1)背景辐射测量及修正：每次测温过程中，在测量目标辐射量之前，首先测量背景辐射，并将得到的反映背景辐射量的电平数据保存；在测量目标温度时，将获得的反映目标的辐射量的电平数据减去反映背景辐射量的电平数据，得到目标修正后的红外辐射数据；

2)电平-温度转换：测温时根据目标发射率计算等效黑体辐射对应的电平V₀＝V/ε，其中，V₀为等效黑体辐射对应的电平，V为目标电平与背景辐射电平之差，ε为目标发射率，同时读取黑体的电平-温度数据，拟合成曲线，然后根据曲线将目标的电平换算成温度值，即得到修正后的目标温度数据；

3)数据降噪处理：触发工作模式下，通过周期平均的方法抑制噪声；连续工作模式下，通过牺牲采样率，增大积分时间来抑制噪声；

4)数据显示及存储：将原始电平数据或处理后的温度数据以曲线的形式输出，将原始电平数据或处理后的温度数据以及对应的时间储存至.txt文件。

8.根据权利要求7所述的微波功率器件瞬态温度测量系统的数据处理方法，其特征在于：所述发射率通过以下方法得到：预先测量70度下黑体，并将此时黑体的电平数据预存；测量发射率时，在70度下测量目标得到电平数据，根据公式ε＝V/V₀，得到目标发射率，其中，V₀为等效黑体辐射对应的电平，V为目标电平与背景辐射电平之差，ε为目标发射率。