一种移动热目标红外探测器的制作方法

专利查询2022-06-23  4



1.本实用新型属于探测设备技术领域,具体涉及一种移动热目标红外探测器。


背景技术:

2.移动热目标红外探测器主要是用来探测和识别移动热目标,根据鉴别结果进行目标定位与识别,随着现代智能报警预警系统的普及与发展,红外夜视和智能探测将成为主流发展方向,但是现有技术仍存在以下弊端:1)现有移动热目标红外探测多为国外产品,且价格昂贵,加之近年来国外对红外探测器技术的封锁,必须寻求自主研发制造能力来适应产品的需要;2)现有移动热目标检测红外探测器响应速度普遍较慢且电压模式居多,上电后有几十秒的等待时间,无法适应于快速响应的应用条件;3)现有移动热目标检测红外探测器多为单个探测单元,识别率低且有探测盲区,容易捕捉不到目标而导致识别失败,识别率低,当采用多个探测单元时,会产生非常严重的信号串扰问题,严重影响检测结果的准确性。


技术实现要素:

3.为解决上述现有技术的弊端,本实用新型公开了一种多元快速响应的移动热目标红外探测器,采用了如下技术方案:
4.一种移动热目标红外探测器,包括管帽和底座,所述管帽与底座连接后形成一密闭的腔体,所述腔体内设有若干灵敏元,所述灵敏元包括若干探测单元,
5.所述管帽远离底座一端设有红外窗片,所述底座上设置有防串扰电路板,所述防串扰电路板上设有若干管脚;
6.所述防串扰电路板包括信号层、电源层、铺地层和信号隔离层;
7.电源位于电源层内,所述信号层内设有若干数量与探测单元相对应的电流放大电路,所述信号隔离层内设有若干数量与管脚相对应的引线;
8.所述引线的输入端与电源连接或者与电流放大电路或者与铺地层连接,所述引线的输出端与管脚连接。
9.进一步的,所述信号层表面镀金。
10.进一步的,所述信号层、电源层、铺地层和信号隔离层均表面镀金。
11.进一步的,探测单元为多个,多个探测单元呈一字型排列。
12.进一步的,所述灵敏元通过防震衬板固定在防串扰电路板上。
13.进一步的,所述防震衬板为氮化铝衬板。
14.进一步的,所述防串扰电路板与底座之间还设有垫片。
15.进一步的,所述探测单元和电流放大电路均为5个,所述管脚为8个。
16.进一步的,所述管帽外表面和底座外表面镀金。
17.进一步的,所述腔体内填充有氮气。
18.通过采用上述技术方案,本实用新型的有益效果为:
19.1)本技术通过采用电流放大电路,对电信号进行放大,加快了红外探测器的响应时间和探测精度;通过采用多个探测单元进行探测,且采用“多点位独立工作”的模式,提高了探测范围,保证了探测结果的准确性,使得本技术的红外探测器可以达到“快速响应、精准探测、无探测盲区”的技术效果,使其可适用于边防预警、智能武器等多种领域,有着更为广泛的适用范围;通过设置防串扰电路板,可以防止多个电流放大电路之间的串扰,保证了检测的准确度。
20.2)本技术通过设置防震衬板提高了灵敏元的抗过载能力,提高了探测灵敏度;还有利于热量的保持,进而提高了热释电材料的热释电效应;同时还能在一定程度上降低红外探测器的本机输出噪声,提高红外探测器的信噪比,使得红外探测器可以在复杂恶劣的振动环境下正常工作。
21.3)本技术的探测器外壳为镀金材质,提高了红外探测器自身的稳定性,同时镀金后还提高了红外探测器对潮湿、盐雾等恶劣环境的适应能力,使其适用于各种复杂的环境中。
附图说明
22.图1为本实用新型一种实施例的整体结构示意图
23.图2为本实用新型一种实施例的灵敏元结构示意图
24.图3为本实用新型一种实施例的第一电流放大电路的放大原理图
25.图4为图3实施例的第二电流放大电路的放大原理图
26.图5为图3实施例的第三电流放大电路的放大原理图
27.图6为图3实施例的第四电流放大电路的放大原理图
28.图7为图3实施例的第五电流放大电路的放大原理图
29.图8为本实用新型一种实施例的管脚结构示意图
30.图9为一种实施例的防串扰电路板结构示意图
31.其中,1-管帽、2-底座、3-红外窗片、4-防串扰电路板、4-1-第一电流放大电路、4-2-第二电流放大电路、4-3-第三电流放大电路、4-4-第四电流放大电路、4-5-第五电流放大电路、4-6信号层、4-7电源层、4-8铺地层、4-9信号隔离层、5-灵敏元、5-1-第一探测单元、5-2-第二探测单元、5-3-第三探测单元、5-4-第四探测单元、5-5-第五探测单元、6-管脚、6-1-第一管脚、6-2-第二管脚、6-3-第三管脚、6-4-第四管脚、6-5-第五管脚、6-6-第六管脚、6-7-第七管脚、6-8-第八管脚、7-防震衬底、8-垫片。
具体实施方式
32.下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本实用新型保护的范围。
33.本实用新型公开了一种移动热目标红外探测器,如图1所示,包括管帽1和底座2,所述管帽1与底座2连接后形成一密闭的腔体,所述腔体内设有若干灵敏元5,所述灵敏元5包括若干探测单元;所述管帽1远离底座2一端设有红外窗片3,所述底座2上设置有防串扰
电路板4,所述防串扰电路板4上设有若干管脚;所述防串扰电路板包括信号层4-6、电源层4-7、铺地层4-8和信号隔离层4-9;电源位于电源层4-7内,所述信号层4-6内设有若干数量与探测单元相对应的电流放大电路,所述信号隔离层4-9内设有若干数量与管脚6相对应的引线,所述引线的输入端与电源连接或者与电流放大电路或者与铺地层4-8连接,所述引线的输出端与管脚6连接。
34.灵敏元5可以采用经抛光、研磨、蒸镀处理的热释电材料沉淀而成,包括若干探测单元,防串扰电路板4包括若干相互独立的电流放大电路,每个探测单元对应一个电流放大电路。
35.本技术的红外窗片3只透过特定波长的红外光,其它波长的红外光被吸收,红外窗片3的透光波段为移动热目标的吸收波段,红外窗片可以采用多层增透镀膜工艺制备,来提高透光波段的透波率。
36.灵敏元5作为红外探测器的“心脏”,它是红外探测器感知红外辐射的核心部件,灵敏元5表面经过极化处理且蒸镀锰镍材料做电极,可以利用自身的热释电效应,释放热释电电荷,当与外部闭合回路连接后,可形成热释电电流,流入后续电路中,即当灵敏元5接收到透过红外窗片3的外界的红外辐射时,通过“热释电效应”把红外辐射的热信号转化为电流信号,再由后续的电流放大电路将电流信号放大后进入用户后续信号处理应用电路。
37.本技术通过采用电流放大电路将电信号放大,使得探测器的响应时间可以控制在1ms之内,同时提升了探测器的输出信号,达到了“快速响应”、“精准探测”的技术效果。
38.红外探测器的响应时间可以经过试验得出,具体方法为:采用灵敏度高的快门测试,当接收到第一个信号时,可以在示波器上读出一个信号值,如果信号稳定时是500mv,那么当信号到达500mv的70%也就是350mv时,读取示波器的横坐标值,就是探测的响应时间,经过反复测试,本技术的红外探测器的响应时间均在1ms之内,满足快速响应的需要。
39.防串扰电路板4的信号层4-6、电源层4-7、铺地层4-8和信号隔离层4-9的表层均可以镀金,信号隔离层4-9可以将每个放大电路的信号进行隔开,并通过单独的管脚输出,防串扰电路板4通过将信号层4-6和电源层4-7分开设置,且还设置有铺地层,信号隔离层,可以有效的解决多层电路信号之间互相串扰的问题,保证检测结果的准确性。
40.本技术的灵敏元5上的探测单元数量优选为多个,当包括多个探测单元时,可以有效扩大红外探测器的探测视场,有效提高了探测器的探测范围,减少遗漏探测,提高探测效率,满足多元多点探测的需要,相应的,当探测单元为多个时,防串扰电路板4上的电流放大电路也为多个,且与探测单元一一对应,保证了每个探测单元将热信号转化为电信号后,可以经过独立的电流放大电路进行电信号放大,相互之间不产生干扰,即实现了灵敏元的“多点位独立工作”,在提高了探测范围的同时,还保证了探测结果的准确性。
41.综上所述,本技术通过采用电流放大电路,对电信号进行放大,加快了红外探测器的响应时间和探测精度;通过采用多个探测单元进行探测,提高了探测范围,使得本技术的红外探测器可以达到“快速响应、精准探测、无探测盲区”的技术效果;通过设置防串扰电路板可以有效的防止电流放大电路之间的串扰,保证检测结果的准确性。
42.在本技术的一种实施例中,如图2所示,探测单元为多个,多个探测单元呈一字型排列,并加入冗余设计方案,“一字型结构”符合横向热扩散的的基本原理,有利于热量的扩散,提高热释电效应;加入冗余设计方案,提高了红外探测器的识别能力。
43.在本技术的一种实施例中,如图2~图7所示,所述探测单元和电流放大电路为5个,5个探测单元呈一字型排列,探测单元与电流放大电路一一对应,其中,第一探测单元5-1与第一电流放大电路4-1对应、第二探测单元5-2与第二电流放大电路4-2对应、第三探测单元5-3与第三电流放大电路4-3对应、第四探测单元5-4与第四电流放大电路4-4对应、第五探测单元5-5与第五电流放大电路4-5对应,电流放大电路的原理图如图3~图7所示,5路信号相互匹配一致的,保证了探测器5路信号输出的一致性,且通过防串扰电路板4的设置可以保证5路模拟信号独立输出,相互不干扰,采用此种5个探测单元和5路电流模式放大电路的形式,可以满足快速响应、精准预测和无探测盲区的需要,本实施例的电流放大电路的核心运放采用低噪声、高精度、频谱响应宽的msop8型封装精密运算放大器,确保了电流放大电路与后端的高频提升选频电路匹配适宜,且更大效率的发挥电路的性能。
44.相应的当采用5个探测单元和5路电流放大电路时,探测器的管脚6有8条,如图8所示,其中6-1为电线接地端、6-2为第一电流放大电路4-1信号输出端、6-3为第二电流放大电路4-2信号输出端、6-4为正电源端、6-5为第三电流放大电路4-3信号输出端、6-6为负电源端、6-7为第四电流放大电路4-4信号输出端、6-8为第五电流放大电路4-5信号输出端,此处的管脚6是示例性的,并不做限制,可以根据实际使用需要进行变换,管脚6外还可以设置起保护作用的绝缘玻璃柱。
45.进一步的,防串扰电路板4可以采用优质环氧树脂多层板印制而成,每层设置有独立的功能分工,保证五路信号之间不会发生干扰、串扰。
46.如图1所示,灵敏元5可以通过防震衬板7固定在防串扰电路板4上,防震衬板7为抗过载材料制备,可以避免灵敏元5在受到外界压力时发生变形,提高了灵敏元5的抗过载能力,提高了探测灵敏度,优选的,防震衬板7可以为氮化铝衬板,当采用氮化铝衬板时,在提高抗过载能力的基础上,还有利于热量的保持,进而提高了热释电材料的热释电效应,同时还能在一定程度上降低红外探测器的本机输出噪声,提高红外探测器的信噪比,使得红外探测器可以在复杂恶劣的振动环境下正常工作。
47.在本技术的一种较优的实施例中,灵敏元5通过硅胶胶合的方式固定在防震衬板7上,硅胶具有一定的缓冲功能,可以克服防震衬板7在热胀冷缩过程中产生的应力对灵敏元5的影响。
48.进一步的,防串扰电路板4与底座1之间还设有垫片8,垫片8可以为环氧树脂垫片,垫片8可以对防串扰电路板4起到支撑作用,提高防串扰电路板4的抗压抗冲击能力。
49.进一步的,电流放大电路与探测器外壳共地连接,(探测器外壳为底座和管帽组成的壳体),采用局部铺地设计,可以形成有效的闭合接地网络,使得探测器内部免收电磁波的干扰。
50.在本技术的一种较优的实施例中,所述探测器外壳为镀金材质,金化学性质稳定,长期使用表面不会发生化学变化,提高了红外探测器自身的稳定性,同时镀金后还提高了红外探测器对潮湿、盐雾等恶劣环境的适应能力。
51.进一步的,所述腔体内密封干燥且填充有氮气作为保护气,对灵敏元5起到保护作用。
52.进一步的,本技术的探测器可以采用标准“to-8”封装,整体重量不超过15g;可以采用
±
5v电源供电,独立五路模拟信号输出,功耗低,方便单片机采样与后续系统的信号处
理;便捷,小巧,可与多场合进行适配,也可以根据使用需求,变换管脚输出,可操作性强。
53.本技术的红外探测器可以鉴别多种移动热目标,比如人体、车辆等,也可以根据特定场合,与毫米波探测器、激光探测器三者搭配使用,可以实现远距离探测器、智能识别、精准定位的功能,同时由于本技术的红外探测器高效快速,无探测盲点的特性,还可以应用于边防预警、智能武器等多领域,有着更为广泛的适用范围。
54.以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围,其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

最新回复(0)