[发明专利]电读出非制冷红外探测器的测试电路与方法

说明书

本发明公开了一种电读出非制冷红外探测器的测试电路与方法，测试电路包括：待测样品、固定电阻、可变电阻、电压源、电压放大模块、电压表和电压示波器。其中以待测样品作为测量臂、两个固定电阻作为比例臂、可变电阻作为比较臂，构成惠斯通电桥；电桥由电压源供电，电压表并联在与测量臂串联的比例臂上，输出端电压经电压放大模块放大后由电压示波器显示。本发明的测试电路与方法可以测量获得电读出非制冷红外探测器的响应时间、热导和热容，具有电路简单、操作简便，功能多样、测量精度高的特点。

技术领域

本发明涉及非制冷红外探测器技术领域，具体的说是涉及一种电读出非制冷红外探测器的测试电路与方法。

背景技术

非制冷红外探测器在军事、电力、消防、医疗等领域均获得了大规模的应用。目前，非制冷红外探测器根据成像机理可分为电读出和光读出两类。其中，电读出是利用结构中敏感元件的热敏效应，将红外辐射产生的热能转化为电学信号之后读出成像的。精确地测量非制冷红外探测器件像元级的性能参数，对综合评价电读出非制冷红外探测器性能有着重要意义，特别是掌握器件单个像元的热导、热容以及响应时间，有助于全面了解像元，并辅助其结构设计与工艺优化。

获取电读出非制冷红外探测器热导和热容的主流方法是采用理论计算与仿真模拟相结合的方法，但无法反应器件的实际数值。热响应时间的传统测量方法主要有两种：一、使用机械斩波器周期性调制黑体辐射，二、用脉冲红外激光源测量。机械斩波器由于本身的斩波过程存在机械延迟，会对热响应时间测量造成很大的干扰；同时由黑体辐射到器件像元的辐射量在被斩波器调制之后也有较大变化，使得通过机械斩波法测得的热响应时间存在精度问题，对毫秒级的响应时间的测量干扰较大。而脉冲红外激光法所需的测试设备不容易获取，高精度的脉冲红外激光源设备十分昂贵，普通研究单位和公司难以负担。此外采用机械斩波法和脉冲激光法测热响应时间时，器件在工作电流下的自热效应会对热响应时间的测量造成干扰。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种电读出非制冷红外探测器的测试电路与方法。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种电读出非制冷红外探测器的测试电路，包括非制冷红外探测器的待测样品、第一固定电阻、第二固定电阻、可变电阻、电压源、电压放大模块、电压表和电压示波器，以所述待测样品作为测试臂，所述第一固定电阻和第二固定电阻作为比例臂，所述可变电阻作为比较臂，构成惠斯通电桥；所述惠斯通电桥由所述电压源供电，所述电压表并联在与所述测试臂即待测样品串联的比例臂即第一固定电阻上，所述惠斯通电桥的输出端电压经所述电压放大模块放大后由所述电压示波器显示。

作为本发明的进一步改进，所述电压放大模块包括前级运算放大器和后级运算放大器，所述电压放大模块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的同相输入端相连，所述前级运算放大器的输出端的一条支路直接反馈到所述前级运算放大器的反相输入端，所述前级运算放大器的另一条支路与第四电阻串联后，接入所述后级运算放大器反相输入端；所述后级运算放大器的同相输入端与比较臂的输出相连，所述后级运算放大器的输出端与第四电阻串联后反馈回所述后级运算放大器的反相输入端。

作为本发明的进一步改进，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。

作为本发明的进一步改进，所述电压源为高精度的信号发生器。

本发还提供一种基于上述的电读出非制冷红外探测器的测试电路的测试方法，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。

作为本发明的进一步改进，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；