[发明专利]用于测量温度的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量温度的方法、一种相应的装置以及一种相应的计算机程序。

背景技术

可以在使用光电的传感器下记录红外线辐射。为了在此达到足够的图像质量，必须对所述传感器进行冷却。

发明内容

面对这种背景，用这里所介绍的方案介绍按照独立权利要求所述的、一种用于测量温度的方法、此外一种使用这种方法的装置以及最后一种相应的计算机程序。有利的设计方案从相应的从属权利要求和以下的说明书中产生。

可以探测到红外线辐射，方法是：测量将所述红外线辐射吸收的吸收面的温度。在恒定地辐射时，在流向所述吸收面的能量、温度与从所述吸收面上流出的能量之间出现平衡。在此所述能量流入基本上代表着入射的红外线辐射并且确定所述吸收面的温度。能量流出取决于所述吸收面的温度并且基本上通过热传导中产生。

在使用针对被辐射的物体的温度测量下探测红外线辐射的做法被称为测辐射热的原理。使用所述测辐射热的原理的传感器被称为辐射热计。

微型辐射热计可以在金属-绝缘体-半导体-电容的基础上构成。在此大的优点在于：与部分地在微型辐射热计中所使用的pn-二极管相比在提高了三个数量级的温度敏感性的同时获得非常高的微型化潜力。

可以在电流测量的基础上或者在通过在两种尤其高的频率下的测量来确定阻抗的基础上对这样的传感器进行测评。

在进行电流测量时所述电流很小并且在电压恒定时由于电流与温度的二次幂的关系而在测评线路中需要多个十个一组的电流测量范围。在确定阻抗时，需要两次测量。此外，在这种情况下忽略串联电阻。这对于其长度为几毫米的馈电线来说在没有大的误差下难以将就。

当前的方案说明一种用于在测辐射热的原理的基础上进行温度测量的测评原理，对于所述测辐射热的原理来说作为温度敏感的元器件来使用金属-绝缘体-半导体-隧道-电容器。在多个这样的电容器的情况下可以放弃开关矩阵，所述开关矩阵在通过电流测量进行测评时是必要的。

介绍一种用于在使用具有作为电容来连接的金属-绝缘体-半导体结构的传感器下测量温度的方法，所述金属-绝缘体-半导体结构具有取决于温度的自动放电，其中所述方法具有以下步骤：

在使用在测量时刻加载在所述电容上的电位下确定代表着所述传感器的温度的信息。

传感器可以被称为传感器像素（Sensorpixel）并且可以是由大量有规律地布置的传感器像素构成的、图像式的传感器矩阵的组成部分。金属-绝缘体-半导体结构可以包括至少一个金属层、至少一个半导体层和至少一个布置在所述金属层与所述半导体层之间的绝缘层或者隔离层。所述绝缘层将所述金属层与所述半导体层隔开。随着温度的上升，通过所述隔离层产生上升的隧道电流。如果在所述金属层与所述半导体层之间加载电位并且将所述金属-绝缘体-半导体结构用作电容器，则在将所述电容器与所加载的电压差分开之后所述隧道电流引起所述电位的下降。越热，所述隧道电流就越大。因为知道所述关系，所以所述电位的下降代表造成的温度。

所述方法可以具有在所述测量时刻之前进行的充电的步骤，在所述充电的步骤中将所述电容充电到起始电位。所述电位可以在所述测量时刻在所述电容上来检测。通过所定义的起始电位，可以定义用于所述电压降的基准量（Referenz）。

所述方法可以具有在所述测量时刻之前进行的分开的步骤，在所述分开的步骤中将所述电容在分开时刻至少在一侧无电位地连接。在所述分开时刻与所述测量时刻之间可以等候一测量持续时间。通过所述分开可以开始所述电压降。所述测量持续时间可以与有待测量的温度相匹配。

此外，可以在使用处理规定（Verarbeitungsvorschrift）下确定所述温度信息。处理函数（Verarbeitungsfunktion）可以描绘在所述测量时刻所述温度与所述电位之间的关系。所述处理规定比如可以被保存在数值表中。通过处理规定可以快速地求得所述温度。

所述处理规定可以描绘通过取决于温度的自动放电引起的电压降。所述处理规定可以以公式的形式来加以保存。由此可以实现高的精度。

所述方法可以具有跟随在所述测量时刻之后的放电的步骤，在所述放电的步骤中将所述电容放电到平衡电位。这个平衡电位通过以下方式来产生：在这个平衡电压之下所述隧道电流再也不能得到维持。

所述方法可以具有另一个确定的步骤，在所述另一个确定的步骤中在使用在跟随的时刻加载在所述电容上的另一个电位下确定另一个温度信息。通过多个彼此先后相随的确定的步骤，可以检测到温度变化过程。