专利名称：一种基于电桥原理的中红外探测电路参数设计方法
技术领域：
本发明涉及一种基于电桥的中红外探测电路的参数设计方法，尤其是采用光导型中红外探测器测量中红外激光参数的电桥式探测电路的参数设计方法。
背景技术：
光导型中红外探测器如碲镉汞、锑化铟等在测量激光参数时，通常采用如
图1所示的电桥加仪表放大器的结构。图中R1为探测臂上偏置电阻，R2为配平臂上偏置电阻，Rd 为探测器电阻值，R3为配平电阻，G为仪表放大器的放大倍数。受碲镉汞探测器温度特性的影响，当工作环境温度变化时，Rd将随温度单调变化， 且不同的探测器的变化趋势差异较大。图2是典型的探测器暗电阻温度特性曲线。由电路原理可知，当环境温度变化时，探测器暗电阻的变化将引起探测电路输出本底电压的漂移。当探测器工作在一个宽温环境下，即周边温度变化范围较大时，本底电压漂移是电路参数设计时必须考虑的问题。抑制本底电压漂移，一方面是选择合适的配平温度点，另一方面是降低仪表放大器的放大倍数。受碲镉汞探测器响应率的限制，探测器输出信号通常比较微弱，为了获得足够的信号幅度，需要提高前置仪表放大器的放大倍数，故常通过对电路参数的合理设计和对探测器性能参数进行筛选来解决抑制本底电压温漂与提高信号幅度之间的矛盾。目前用于宽温环境下的批量探测器放大电路参数的设计方法包含如下步骤[1]根据系统要求，设置测量臂和配平臂上偏置电阻礼、&的阻值；[2]选择在某一个恒定温度点(常取25°C或0°C )进行电路配平令本底电压为 0V，计算出配平电阻R3 = R2RdR1 ；[3]根据设计的信号电压幅度和探测器响应率，计算电路放大倍数G，计算公式为 G = Vsig/(PmaxIO，其中Vsig为设计的最大信号幅度，Pfflax是入射到探测器光敏面上的最大功率，R是探测器响应率；[4]最后根据R3和G计算探测电路工作于环境温度上限和下限时的本底电压，判断本底电压输出是否超出设计的范围，如超出范围，则认为该探测器不符合要求，需更换探测器。该方法需要根据经验事先确定配平的温度点，但是对于大多数探测电路而言，该配平温度点并非最佳配平温度点，也就是说当探测器工作在宽温区的两个端点时，探测器的本底信号并非恰好工作在测量系统所允许的探测器本底电平的上下限，没有使输出信号达到允许的最大值，缩小了测量系统的动态范围。
发明内容
本发明目的是提供一种用于宽温下电桥式中红外探测电路的参数设计方法，可以在不改变电路结构的情况下，使探测器的本底信号工作在测量系统所允许的探测器本底电平的上下限，提高探测电路的输出信号幅度，确保测量系统具有较宽的动态范围。
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本发明的技术解决方案是一种基于电桥原理的中红外探测电路参数设计方法，包括以下步骤[1]根据测量系统实际应用的温度环境和技术要求，确定探测器工作温度的上下限、相应的本底电压允许值Vbk max和Vbk min和放大电路允许的最大信号电压幅度Vsig max ；[2]确定电桥探测臂上偏置电阻队的阻值、电桥的偏置电压Vbias、电桥配平臂上偏置电阻&的阻值；[3]解方程组得到配平电阻R3和放大电路的放大倍数G
权利要求
1. 一种基于电桥原理的中红外探测电路参数设计方法，其特征在于包括以下步骤[1]根据测量系统实际应用的温度环境和技术要求，确定探测器工作温度的上下限、相应的本底电压允许值Vbk max和Vbk min和放大电路允许的最大信号电压幅度Vsig max ；[2]确定电桥探测臂上偏置电阻队的阻值、电桥的偏置电压Vbias、电桥配平臂上偏置电阻R2的阻值；[3]解方程组得到配平电阻民和放大电路的放大倍数G
2.根据权利要求1所述的基于电桥原理的中红外探测电路参数设计方法，其特征在于还包括放大电路放大倍数G的复核和修正；所述的放大电路放大倍数G的复核和修正步骤为根据公式
3.根据权利要求1或2所述的基于电桥原理的中红外探测电路参数设计方法，其特征在于所述的中红外探测器为碲镉汞、锑化铟、硫化铅或锡化铅中红外探测器。
全文摘要
一种基于电桥原理的中红外探测电路参数设计方法，首先确定探测器工作温度的上下限、相应的本底电压允许值和放大电路允许的最大信号电压幅度，再确定电桥探测臂上偏置电阻的阻值、电桥的偏置电压、电桥配平臂上偏置电阻的阻值，并解方程组得到配平电阻和放大倍数及放大电路放大倍数的复核和修正。本发明根据每只探测器在宽温范围端点的暗电阻值、工作电压等参数，获得配平电阻和电路放大倍数的最优解，提高了电桥式中红外探测电路的输出信号幅度和测量动态范围，具有步骤简洁、编程方便的特点，可用于批量设计中红外探测电路配平电阻和电路放大倍数参数。
文档编号G01J1/42GK102322950SQ20111023317
公开日2012年1月18日 申请日期2011年8月15日 优先权日2011年8月15日
发明者冯刚, 冯国斌, 张磊, 杨鹏翎, 王振宝, 邵碧波, 陈绍武 申请人:西北核技术研究所
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