[发明专利]电读出非制冷红外探测器的测试电路与方法

权利要求书

1.一种电读出非制冷红外探测器的测试电路，其特征在于：包括非制冷红外探测器的待测样品(D)、第一固定电阻(R1)、第二固定电阻(R2)、可变电阻(R5)、电压源(VCC)、电压放大模块(S_02)、电压表(U4)和电压示波器(U3)，以所述待测样品(D)作为测试臂，所述第一固定电阻(R1)和第二固定电阻(R2)作为比例臂，所述可变电阻(R5)作为比较臂，构成惠斯通电桥(S_01)；所述惠斯通电桥(S_01)由所述电压源(VCC)供电，所述电压表(U4)并联在与所述测试臂即待测样品(D)串联的比例臂即第一固定电阻(R1)上，所述惠斯通电桥(S_01)的输出端电压经所述电压放大模块(S_02)放大后由所述电压示波器(U3)显示；其中，

热导测试时：通过使测试电路工作后读出电压表(U4)的示数，并根据与电压表(U4)并联的第一固定电阻(R1)的阻值，计算出流过待测样品(D)的电流；反复调节信号发生器输出电压的幅值，使待测样品工作在工作电路下；计算出待测样品工作时的两端电压，结合红外器件的电压温度系数反复推得出待测样品工作的温度；根据这个工作温度和环境温度，计算出非制冷红外探测器的热导；

热响应测试时：将待测红外器件样品置于完全黑暗的室温环境中时，环境辐射和目标辐射以及自身对外界的热辐射均可完全忽略，此时热平衡方程为：其中c为热容，I、V为待测样品上的电压和电流，G为待测样品与环境之间的热导；根据电压表(U4)得出R1两端电压为V₁，故样品上电流待测样品两端电压V＝V_CC-V₁；

信号发生器先为测试电路提供一个恒定电压源；调节比较臂上的可变电阻使电桥的两个输出端电位相等；调节信号发生器，产生一个周期方波电压给测试电路供电；用电压运放模块读取电桥两个输出端电压的变化并放大，并由电压示波器显示出来；按照热响应时间定义：红外探测器的温度从最初的温度到最终温度的1-e^-1＝63％时所花的时间；

热容计算时：根据测试所述待测样品的热导和热响应时间，再根据公式：热容＝热导×热响应时间，计算获得热容。

2.根据权利要求1所述的电读出非制冷红外探测器的测试电路，其特征在于：所述电压放大模块(S_02)包括前级运算放大器(U1)和后级运算放大器(U2)，所述电压放大模块(S_02)以惠斯通电桥的测量臂和比较臂的两端电压作为输入，其中测量臂的输出端与所述前级运算放大器(U1)的同相输入端相连，所述前级运算放大器(U1)的输出端的一条支路直接反馈到所述前级运算放大器(U1)的反相输入端，所述前级运算放大器(U1)的另一条支路与第四电阻(R4)串联后，接入所述后级运算放大器(U2)反相输入端；所述后级运算放大器(U2)的同相输入端与比较臂的输出相连，所述后级运算放大器(U2)的输出端与第四电阻(R3)串联后反馈回所述后级运算放大器(U2)的反相输入端。

3.根据权利要求1所述的电读出非制冷红外探测器的测试电路，其特征在于：所述待测样品为热敏电阻型、PN结二极管型、热电堆型和热释电型其中之一。

4.根据权利要求1所述的电读出非制冷红外探测器的测试电路，其特征在于：所述电压源为高精度的信号发生器。

5.一种基于权利要求1-4中任一项所述的电读出非制冷红外探测器的测试电路的测试方法，其特征在于，采用所述电读出非制冷红外探测器的测试电路对所述待测样品进行热导测试、热响应时间测试和热容测试。

6.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于，所述热导测试包括如下步骤：

步骤1，信号发生器为测试电路提供一个恒定电压源；

步骤2，待电路工作后读出电压表(U4)的示数，并根据与电压表(U4)并联的第一固定电阻(R1)的阻值，计算出流过待测样品(D)的电流；

步骤3，反复调节信号发生器输出电压的幅值，使待测样品工作在工作电流下；

步骤4，计算出待测样品正常工作时的两端电压，结合红外器件的电压温度系数反推得出待测样品工作的温度；

步骤5，根据这个工作温度和环境温度，计算出非制冷红外探测器的热导。