一种信号直采式热释电传感器的制作方法

本发明涉及信号检测，特别涉及一种信号直采式热释电传感器。

背景技术：

1、热释电传感器是基于热释电效应设计的一种非接触探测装置，主要应用于探测人和动物或其他带热辐射的物体的红外线，能以非接触方式探测出红外线能量的变化，将该变化转换成电压信号并放大输出。

2、目前的热释电传感器中，通常在电压信号的输出端设置两颗jfet（junctionfield-effect transistor，结型场效应晶体管）和两颗高阻值电阻，以提高响应的一致性。因此在整个传感器中，成本最高的就是两颗高阻值电阻，根据目前的市场行情，单个10g欧姆电阻的价格超过¥10，导致热释电传感器的成本比较高，价格居高不下。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种信号直采式热释电传感器，以解决背景技术中存在的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种信号直采式热释电传感器，包括：

3、至少一路相并联的敏感元；

4、adc，至少一路相并联的敏感元两端连接有adc，通过adc检测相并联的敏感元两端的电压差。

5、在一种可实现的实施方式中，所述adc为电压型adc，包括但不限于可调电流源、第一电流源、第二电流源、第三电流源、第四电流源、电容、第一场效应管、第二场效应管以及限流元件；其中，

6、所述第一电流源的输出端同时连接所述电容的第一端和所述第三电流源的输入端，所述第二电流源的输出端同时连接所述电容的第二端和所述第四电流源的输入端；

7、所述可调电流源的输出端分别连接所述限流元件的第一端和第二端，实现控制输出到所述限流元件两端的电流；

8、所述第一场效应管的第一端连接在所述第一电流源的输出端和所述第三电流源的输入端之间，所述第一场效应管的第二端接所述限流元件的第一端；所述第二场效应管的第一端连接在所述第二电流源的输出端和所述第四电流源的输入端之间，所述第二场效应管的第二端接所述限流元件的第二端。

9、在一种可实现的实施方式中，所述可调电流源包括但不限于若干个电流源，所述电流源的输入端均连接电源vdd，所述电流源的输出端分别通过双分开关连接到所述限流元件的第一端和第二端。

10、在一种可实现的实施方式中，所述限流元件为单个电阻，或者由多个电阻串联形成。

11、在一种可实现的实施方式中，所述adc为电压型adc，包括但不限于第一电流源、第二电流源、第三电流源、第四电流源、第五电流源、积分电容、第一场效应管、第二场效应管以及电阻串；

12、所述第一电流源的输出端同时连接所述积分电容的第一端和所述第三电流源的输入端，所述第二电流源的输出端同时连接所述积分电容的第二端和所述第四电流源的输入端；

13、所述电阻串由若干个电阻串联而成，每个电阻的两端分别通过开关与所述第五电流源的输出端相连；

14、所述第一场效应管的第一端连接在所述第一电流源的输出端和所述第三电流源的输入端之间，所述第一场效应管的第二端接所述电阻串的第一端；所述第二场效应管的第一端连接在所述第二电流源的输出端和所述第四电流源的输入端之间，所述第二场效应管的第二端接所述电阻串的第二端。

15、在一种可实现的实施方式中，所述电压型还包括第三场效应管和第四场效应管，用于提高输出阻抗；

16、所述第三场效应管串联在所述第一电流源的输出端和所述第三电流源的输入端之间；所述第四场效应管串联在所述第二电流源的输出端和所述第四电流源的输入端之间。

17、在一种可实现的实施方式中，所述电压型和所述敏感元之间连接有仪表放大器，以提高输入阻抗。

18、在一种可实现的实施方式中，所述仪表放大器包括但不限于第一差分放大器和第二差分放大器，并且所述第一差分放大器和所述第二差分放大器为同相差分输入。

19、在一种可实现的实施方式中，所述仪表放大器包括但不限于第一差分放大器、第二差分放大器、第三差分放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容、第二电容；其中，

20、所述第一差分放大器的正输入端和所述第二差分放大器的正输入端分别连接相并联的敏感元两端，所述第一差分放大器的负输入端和所述第二差分放大器的负输入端分别连接所述第一电阻的第一端和第二端；所述第一差分放大器的输出端分别通过所述第二电阻和所述第一电容接所述第一电阻的第一端，所述第二差分放大器的输出端分别通过所述第三电阻和所述第二电容接所述第一电阻的第二端；

21、所述第一差分放大器的输出端和所述第二差分放大器的输出端分别通过所述第四电阻和所述第五电阻接所述第三差分放大器的负输入端和正输入端；

22、所述第六电阻接在所述第三差分放大器的负输入端和输出端之间，所述第七电阻接在所述第三差分放大器的正输入端和地之间。

23、在一种可实现的实施方式中，所述adc为电流型adc，所述电流型adc和所述敏感元之间连接有电流缓冲器。

24、在一种可实现的实施方式中，所述电流缓冲器为单端输入或双端输入；当为单端输入时，另一个输入端接地。

25、在一种可实现的实施方式中，所述adc的输入端设有短路开关，在光源发光间隔期间或起始时，对所述敏感元的两端通过短路以置零。

26、在一种可实现的实施方式中，所述adc在设置的检测窗口开启光源发光检测，所述检测窗口可配置使得窗口位置对应接收所述敏感元输出最大信号与最小信号的区间。

27、在一种可实现的实施方式中，所述敏感元和所述adc封装在一起，以减少外部信号的干扰。

28、在一种可实现的实施方式中，所述adc通过数字接口跟外部通讯。

29、在一种可实现的实施方式中，所述adc和所述数字接口之间还连接有dsp，所述dsp用于处理所述adc检测的电压差信号。

30、在一种可实现的实施方式中，只有一路相并联的敏感元时，这一路相并联的敏感元用于检测测量光路信号；不少于两路相并联的敏感元时，至少一路相并联的敏感元用于检测参考光路信号，至少一路相并联的敏感元用于检测测量光路信号。

31、在一种可实现的实施方式中，所述adc和所述仪表放大器的输入阻抗均高于1gohm。

32、本发明提供的一种信号直采式热释电传感器，能通过一个adc直接检测相并联的敏感元两端的电压差，节省了传统热释电传感器的输出端使用的两颗jfet和两颗高阻值电阻，简化了传感器的电路结构；此外adc的价格远远低于高阻值电阻，本发明的方案能大大降低设计成本。在adc的输入端设置短路开关，在光源发光间隔期间或起始时，对敏感元的两端通过短路以置零，能够快速进入新的检测周期。除此之外，还可以将敏感元和adc封装在一起，以减少电磁或热辐射等外部信号的干扰。

技术特征：

1.一种信号直采式热释电传感器，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的信号直采式热释电传感器，其特征在于，所述adc为电压型adc，包括但不限于可调电流源、第一电流源、第二电流源、第三电流源、第四电流源、电容、第一场效应管、第二场效应管以及限流元件；其中，

3.如权利要求2所述的信号直采式热释电传感器，其特征在于，所述可调电流源包括但不限于若干个电流源，所述电流源的输入端均连接电源vdd，所述电流源的输出端分别通过双分开关连接到所述限流元件的第一端和第二端。

4.如权利要求2或3所述的信号直采式热释电传感器，其特征在于，所述限流元件为单个电阻，或者由多个电阻串联形成。

5.如权利要求1所述的信号直采式热释电传感器，其特征在于，所述adc为电压型adc，包括但不限于第一电流源、第二电流源、第三电流源、第四电流源、第五电流源、积分电容、第一场效应管、第二场效应管以及电阻串；

6.如权利要求2或5所述的信号直采式热释电传感器，其特征在于，所述电压型adc还包括第三场效应管和第四场效应管，用于提高输出阻抗；

7.如权利要求6所述的信号直采式热释电传感器，其特征在于，所述电压型adc和所述敏感元之间连接有仪表放大器，以提高输入阻抗。

8.如权利要求7所述的信号直采式热释电传感器，其特征在于，所述仪表放大器包括但不限于第一差分放大器和第二差分放大器，并且所述第一差分放大器和所述第二差分放大器为同相差分输入。

9.如权利要求7所述的信号直采式热释电传感器，其特征在于，所述仪表放大器包括但不限于第一差分放大器、第二差分放大器、第三差分放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容、第二电容；其中，

10.如权利要求1所述的信号直采式热释电传感器，其特征在于，所述adc为电流型adc，所述电流型adc和所述敏感元之间连接有电流缓冲器。

11.如权利要求10所述的信号直采式热释电传感器，其特征在于，所述电流缓冲器为单端输入或双端输入；当为单端输入时，另一个输入端接地。

12.如权利要求1所述的信号直采式热释电传感器，其特征在于，所述adc的输入端设有短路开关，在光源发光间隔期间或起始时，对所述敏感元的两端通过短路以置零。

13.如权利要求1所述的信号直采式热释电传感器，其特征在于，所述adc在设置的检测窗口开启光源发光检测，所述检测窗口可配置使得窗口位置对应接收所述敏感元输出最大信号与最小信号的区间。

14.如权利要求1所述的信号直采式热释电传感器，其特征在于，所述敏感元和所述adc封装在一起，以减少外部信号的干扰。

15.如权利要求1所述的信号直采式热释电传感器，其特征在于，所述adc通过数字接口跟外部通讯。

16.如权利要求13所述的信号直采式热释电传感器，其特征在于，所述adc和所述数字接口之间还连接有dsp，所述dsp用于处理所述adc检测的电压差信号。

17.如权利要求1所述的信号直采式热释电传感器，其特征在于，只有一路相并联的敏感元时，这一路相并联的敏感元用于检测测量光路信号；不少于两路相并联的敏感元时，至少一路相并联的敏感元用于检测参考光路信号，至少一路相并联的敏感元用于检测测量光路信号。

18.如权利要求7所述的信号直采式热释电传感器，其特征在于，所述电压型adc和所述仪表放大器的输入阻抗均高于1gohm。

技术总结本发明公开一种信号直采式热释电传感器，属于信号检测领域。本发明包括至少一路相并联的敏感元，并且至少一路相并联的敏感元两端连接有ADC，通过ADC检测向并联的敏感元两端的电压差，节省了传统热释电传感器的输出端使用的两颗JFET和两颗高阻值电阻，简化了传感器的电路结构；此外ADC的价格远远低于高阻值电阻，本发明的方案能大大降低设计成本。除此之外，还可以将敏感元和ADC封装在一起，以减少电磁或热辐射等外部信号的干扰。技术研发人员：向毅海受保护的技术使用者：北京泽声科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/2