一种基于制冷型红外热像仪的前端处理电路的制作方法

本技术涉及信号处理，具体涉及一种基于制冷型红外热像仪的前端处理电路。

背景技术：

1、制冷型红外热像仪是一种高灵敏度的热成像设备，广泛应用于军事侦察、工业检测、医疗诊断等领域。其工作原理基于光电探测技术，主要由红外探测器、光学系统和信号处理电路组成。红外探测器通常采用半导体材料制成，如铟锑、碲镉汞等，能够将入射的红外辐射转换为电信号。为了提高探测灵敏度和降低噪声，探测器需要在低温环境下工作，通常采用斯特林制冷机或焦耳-汤姆逊制冷机将其冷却至77k左右。

2、实际工作中制冷型红外热像仪的温度波动会引起探测器特性的变化，影响信号的稳定性，且探测器输出的信号幅度极小，通常在微伏量级，容易受到外部电磁干扰的影响。导致相关技术中的信号前端处理电路的性能及可靠性较差。

技术实现思路

1、本技术提供一种基于制冷型红外热像仪的前端处理电路，能够提高前端处理电路的性能及可靠性。

2、本技术提供了一种基于制冷型红外热像仪的前端处理电路，所述电路包括：

3、驱动模块，经连接器与制冷型红外热像仪的红外探测器连接，用于驱动所述红外探测器工作；

4、信号采样模块，经所述连接器与所述红外探测器连接，且与所述驱动模块连接，用于对所述红外探测器工作时输出的模拟信号进行采样，并对所述模拟信号进行预处理；

5、供电模块，分别与所述驱动模块以及所述信号采样模块连接，用于为所述驱动模块以及所述信号采样模块供电。

6、通过采用上述技术方案，驱动模块通过连接器与红外探测器直接相连，能够精确控制探测器的工作状态，确保其在最佳条件下运行，从而提高信号采集的质量和稳定性。信号采样模块与红外探测器和驱动模块相连，使得采样过程能够与探测器的工作状态同步，不仅提高了采样的准确性，还能根据驱动模块的反馈实时调整采样参数，适应探测器特性的动态变化。同时，信号采样模块对模拟信号进行预处理，能够有效提升信号的信噪比。该前端处理电路的设计充分考虑了制冷型红外热像仪的特殊需求，通过驱动、采样和供电三个关键模块的协同工作，显著提升了制冷型红外热像仪的性能和可靠性。

7、可选的，所述驱动模块包括数模转换单元、控制单元以及电压偏置单元，所述供电模块分别与所述数模转换单元、控制单元以及所述电压偏置单元连接，所述数模转换单元经所述控制单元以及所述连接器连接至所述红外探测器，所述电压偏置单元经所述连接器连接至所述红外探测器，其中：

8、所述数模转换单元，用于将数字控制信号转换为第一模拟控制信号；

9、所述控制单元，用于根据所述第一模拟控制信号生成第二模拟控制信号，并将所述第二模拟控制信号输出至所述连接器；

10、所述电压偏置单元，用于输出偏置电压至所述连接器。

11、可选的，所述控制单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、可变电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容以及第一比较器，其中：

12、所述数模转换单元经所述第一电阻连接至所述第一比较器的输入正极，以将所述第一模拟控制信号输入到所述控制单元；

13、所述第二电阻的第一端连接所述供电模块，所述第二电阻的第二端经所述第三电阻连接到所述第一比较器的输入正极，所述第二电阻的第二端经所述第四电阻以及所述第五电阻串联接地；

14、所述可变电阻的第一端与所述第二电阻的第二端连接，所述可变电阻的第二端经所述第五电阻串联接地，所述可变电阻的电阻可变端连接至所述第一比较器的输入正极；

15、所述第一比较器的输入正极经所述第一电容与所述第二电容并联接地，所述第一比较器的输入负极连接至所述第一比较器的输出端，所述第一比较器的电源端经所述第三电容与所述第四电容并联接地，所述第一比较器的输出端经所述第五电容与所述第六电容并联接地；

16、所述第一比较器的输出端连接所述连接器，以将所述第一比较器输出的第二模拟控制信号输出至所述连接器。

17、可选的，所述电压偏置单元包括第六电阻、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容以及第二比较器，其中：

18、所述供电模块经所述第六电阻与所述第二比较器的输入正极连接，以将所述电源参考电压输出至所述电压偏置单元；

19、所述第二比较器的输入正极经所述第七电容接地，所述第二比较器的输入负极连接所述第二比较器的输出端，所述第二比较器的电源端经所述第八电容以及所述第九电容接地，所述第二比较器的输出端经所述第十电容以及所述第十一电容接地；

20、所述第二比较器的输出端连接所述连接器，以将所述第二比较器输出的偏置电压输出至所述连接器。

21、可选的，所述信号采样模块包括转换电压生成单元、信号放大单元以及模数转换单元，所述转换电压生成单元与所述驱动模块连接，所述信号放大单元分别与所述连接器以及所述模数转换单元连接，所述转化电压生成单元、所述信号放大单元以及所述模数转换单元分别连接至所述供电模块，其中：

22、所述转换电压生成单元，用于生成转换参考电压；

23、所述信号放大单元，用于获取所述红外探测器输出的第一模拟采样信号，并根据所述转换参考电压将所述第一模拟采样信号转换为第二模拟采样信号；

24、所述模数转换单元，用于将所述第二模拟采样信号转换为数字采样信号。

25、可选的，所述转换电压生成单元包括第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十二电容、第十三电容、第十四电容、第十五电容以及第三比较器，其中：

26、所述驱动模块经所述第七电阻连接至所述第二比较器的输入正极；

27、所述第八电阻的第一端连接所述供电模块，所述第八电阻的第二端经所述第九电阻接地，所述第八电阻的第二端经所述第十电阻连接至所述第三比较器的输入正极；

28、所述第三比较器的电源端经所述第十二电容以及所述第十三电容并联接地，所述第三比较器的输入负极连接所述第三比较器的输出端，所述第三比较器的输出端经所述第十四电容以及所述第十五电容并联接地；

29、所述第三比较器的输出端连接至所述信号放大单元，以将所述第三比较器输出的转换参考电压输出至所述信号放大单元。

30、可选的，所述信号放大单元包括第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电容、第十七电容、第十八电容、第十九电容、第二十电容、第四比较器以及第五比较器，所述第二模拟采样信号包括第二正模拟采样信号以及第二负模拟采样信号，其中：

31、所述连接器经所述第十一电阻连接至所述第四比较器的输入正极，所述连接器经所述第十二电阻接地，以将所述第一模拟采样信号输入至所述信号放大单元；

32、所述四比较器的电源端经所述第十六电容以及所述第十七电容并联接地，所述第四比较器的输入负极连接所述第三比较器的输出端，所述第四比较器的输出端经所述第十八电容接地，

33、所述第四比较器的输出端连接至所述所述模数转换单元，以将所述第四比较器输出的第二正模拟采样信号输出至所述模数转换单元；

34、所述第四比较器的输出端经所述第十四电阻连接至所述第五比较器的输入负极，第五比较器的输入负极连接所述第五比较器的输出端；

35、所述转换电压生成单元经所述第十五电阻连接至所述第五比较器的输入正极，以将所述转换参考电压输出至所述信号放大单元；

36、所述第五比较器的输入正极经所述第十九电容接地，所述第五比较器的输出端经所述第二十电容接地；

37、所述第五比较器的输入端连接所述模数转换单元，以将所述第五比较器输出的第二负模拟采样信号输出至所述模数转换单元。

38、可选的，所述供电模块还包括基准电压供电单元以及电压放大单元，所述基准电压供电单元分别与电源以及所述电压放大单元连接，所述电压放大单元分别与所述驱动模块以及所述信号采样模块连接，其中：

39、所述基准电压供电单元，用于根据所述电源电压生成第一基准电压；

40、所述信号放大单元，用于将所述第一基准电压放大为第二基准电压，以将所述第二基准电压输出至所述驱动模块以及所述信号采样模块。

41、可选的，所述电压放大单元包括第六比较器、第十六电阻、第二十一电容、第二十二电容、第二十三电容、第二十四电容、第二十五电容以及第二十六电容，其中：

42、所述基准电压供电单元经所述第十六电阻连接至所述第六比较器的输入正极，以将所述第一基准电压输入到所述信号放大单元；

43、所述第六比较器的输入正极经所述第二十一电容与所述第二十二电容并联接地；所述第六比较器的输入负极连接所述第六比较器的输出端，所述第六比较器的电源端经所述第二十三电容与所述第二十四电容并联接地，所述第六比较器的输出端经所述第二十五电容与所述第二十六电容并联接地；

44、所述第六比较器的输出端分别连接所述驱动模块以及所述信号采样模块，以将所述第六比较器输出的第二基准电压输出至所述驱动模块以及所述信号采样模块。

45、可选的，所述供电模块包括：

46、稳压单元，用于对电源电压进行稳压处理；

47、滤波单元，用于对电源电压进行滤波处理。