[发明专利]一种非制冷红外探测器的温度稳定装置

说明书

本发明提供了一种非制冷红外探测器的温度稳定装置，包括：控制器、热电制冷器和一个或多个温度传感器；温度传感器采集非制冷红外探测器的温度数据，并将采集到的温度数据发送给控制器；控制器包括：模数转换单元、控制单元和全桥功率输出单元；模数转换单元对温度传感器发送的温度数据进行模数转换并发送给控制单元；控制单元根据温度数据计算目标温度，并根据目标温度通过增量式PID算法计算得到控制量；将控制量发送给全桥功率输出单元；全桥功率输出单元根据接收到的控制量向热电制冷器输出对应的功率；热电制冷器在所述全桥功率输出单元输出的功率的驱动下制冷。应用本发明可以解决非制冷红外探测器工作时温度波动的问题，改善成像质量。

技术领域

本申请涉及光电探测技术领域，尤其涉及一种非制冷红外探测器的温度稳定装置。

背景技术

非制冷红外探测器以其低成本、低功耗、高可靠性等特点得到了广泛的应用。常用的一种非制冷红外探测器为微测辐射热计，其利用电阻的温度特性，探测红外目标。然而，在非制冷红外探测器中，只有保证焦平面阵列中各敏感像素自身基准温度的一致性和稳定性，才能提高热成像系统的分辨率，减小后期非均匀性校正的难度，从根本上改善成像质量。因此，虽然与制冷探测器相比，非制冷探测器可以在常温下工作，但仍需温度控制装置来保持非制冷探测器工作时温度均匀稳定。

然而，目前并没有一种可以适应不同大小探测器的通用解决方案。因此，急需研制一种体积小，低功耗，高精度的非制冷红外探测器温度稳定装置，从而可方便地嵌入到各种非制冷红外成像系统中，以解决非制冷探测器工作时温度波动的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种非制冷红外探测器的温度稳定装置，从而可以解决非制冷红外探测器工作时温度波动的问题，改善成像质量。

本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种非制冷红外探测器的温度稳定装置，该装置包括：控制器、热电制冷器和一个或多个温度传感器；

所述温度传感器，设置在非制冷红外探测器上，用于采集非制冷红外探测器的温度数据，并将采集到的温度数据发送给所述控制器；

所述控制器，包括：模数转换单元、控制单元和全桥功率输出单元；

所述模数转换单元，用于对所述温度传感器发送的温度数据进行模数转换，并将转换后的温度数据发送给所述控制单元；

所述控制单元，用于根据接收到的温度数据计算得到目标温度，并根据目标温度通过增量式比例积分微分PID算法计算得到控制量；将控制量发送给所述全桥功率输出单元；

所述全桥功率输出单元，用于根据接收到的控制量向所述热电制冷器输出对应的功率；

所述热电制冷器，设置在所述非制冷红外探测器的背部，用于在所述全桥功率输出单元输出的功率的驱动下制冷。

较佳的，所述控制单元根据目标温度通过增量式比例积分微分PID算法计算得到控制量包括：

从内存中调入PID参数：Kp、Ki、Kd、e(k-1)和e(k-2)；其中，Kp为比例系数；Ki为积分系数；Kd为微分系数；e(k-1)为第k-1采样时刻的输入偏差；e(k-2)为第k-2个采样时刻的输入偏差。

根据第k个采样时刻的设定目标值和采样值，计算得到第k个采样时刻的输入偏差e(k)；

计算得到第k个采样时刻的控制增量△u(k)；

存储新参数，使用e(k)替换e(k-1)，使用e(k-1)替换e(k-2)；

将控制增量△u(k)作为控制量输出。

较佳的，通过如下的公式计算得到第k个采样时刻的输入偏差e(k)：

e(k)＝r(k)-y(k)