CN215217628U - 温度自补偿型红外光电导传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种温度自补偿型红外光电导传感器，它包括滤光片、管帽、管座、热敏电阻裸芯片、主敏感芯片和ASIC芯片，所述滤光片贴装在所述管帽上，所述管帽与所述管座密封连接，构成光学检测腔，所述主敏感芯片和所述ASIC芯片均粘接在所述管座上；所述热敏电阻裸芯片设置下电极和上电极，所述下电极通过导电浆料连接所述管座，所述上电极通过引线连接所述ASIC芯片，以将检测到的环境温度信号传输至所述ASIC芯片；所述主敏感芯片的电极焊盘通过引线连接所述ASIC芯片，以将第一检测信号输出至所述ASIC芯片；所述ASIC芯片通过引线连接所述管座的管脚，以传输温度补偿后的检测信号。本实用新型能够提高红外传感器工作精度，减小传感器及应用电路整体的尺寸。

Description

温度自补偿型红外光电导传感器

技术领域

本实用新型涉及红外传感器技术领域，具体的说，涉及了一种温度自补偿型红外光电导传感器。

背景技术

红外光电导传感器是一种典型的半导体原理器件，能将接收到的外界微弱红外辐射信号转换为便于测量或观察的电信号或者其他形式的特征量。

红外光电导传感器除了接收红外辐射能量产生信号外，当壳体内的工作环境温度升高时，热激发也会使敏感芯片产生一定的信号，因此，现有的光电导传感器受环境温度影响较大，在使用时测量气体浓度或测量物体温度时精度较差，容易产生误报。

为了解决该问题，通常在传感器使用过程中采取液氮制冷或其他制冷方式稳定工作环境温度，从而提高传感器工作精度。虽然该方法在一定程度上能够稳定传感器性能，但成本较高，且制冷部件体积较大，功耗较高，使得后端装备的小型化、集成化都受到一定制约。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种温度自补偿型红外光电导传感器。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种温度自补偿型红外光电导传感器，它包括滤光片、管帽、管座、热敏电阻裸芯片、主敏感芯片和ASIC芯片，所述滤光片贴装在所述管帽上，所述管帽与所述管座密封连接，构成光学检测腔，所述主敏感芯片和所述ASIC芯片均粘接在所述管座上；

所述热敏电阻裸芯片设置下电极和上电极，所述下电极通过导电浆料连接所述管座，所述上电极通过引线连接所述ASIC芯片，以将检测到的环境温度信号传输至所述ASIC芯片；

所述主敏感芯片的电极焊盘通过引线连接所述ASIC芯片，以将第一检测信号输出至所述ASIC芯片；

所述ASIC芯片通过引线连接所述管座的管脚，以传输温度补偿后的检测信号。

本实用新型的有益效果为：

1）本实用新型提供一种温度自补偿型红外光电导传感器，在光学检测腔中增加热敏电阻裸芯片，检测光学检测腔内的工作环境温度，对主敏感芯片输出的第一检测信号进行一定温度补偿，可补偿环境温度对红外光线的影响，提高光电红外传感器的检测精度，减少误报概率；

2）在光学检测腔中增加补偿敏感芯片，以同步补偿环境温度对敏感芯片的影响，进一步提高红外传感器工作精度；

3）热敏电阻裸芯片和补偿敏感芯片，可以组成温度补偿容错结构，避免发生因单独设置的热敏电阻裸芯片故障导致无法进行温补的情况，同时避免发生因单独设置的补偿敏感芯片故障导致无法进行温补的情况。

附图说明

图1是本实用新型的温度自补偿型红外光电导传感器的结构示意图；

图2是带补偿敏感芯片的温度自补偿型红外光电导传感器的结构示意图；

图3是本实用新型的温度自补偿型红外光电导传感器的俯视图；

图4是本实用新型的ASIC芯片的结构示意图；

图中：1.管帽；2.滤光片；3.主敏感芯片；4.热敏电阻裸芯片；5.ASIC芯片；6.管脚；7.管座；8.补偿敏感芯片。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

如附图1和3所示，一种温度自补偿型红外光电导传感器，它包括滤光片2、管帽1、管座7、热敏电阻裸芯片4、主敏感芯片3和ASIC芯片5，所述滤光片2贴装在所述管帽1上，所述管帽1与所述管座7密封连接，构成光学检测腔，所述主敏感芯片3和所述ASIC芯片5均粘接在所述管座7上；

所述热敏电阻裸芯片4设置下电极和上电极，所述下电极通过导电浆料连接所述管座7，所述上电极通过引线连接所述ASIC芯片5，以将检测到的环境温度信号传输至所述ASIC芯片5；

所述主敏感芯片3的电极焊盘通过引线连接所述ASIC芯片5，以将第一检测信号输出至所述ASIC芯片5；

所述ASIC芯片5通过引线连接所述管座7的管脚6，以传输温度补偿后的检测信号。

具体的，所述下电极和所述上电极可以采用银电极，所述下电极和所述上电极之间设置NTC陶瓷体。

需要说明的是，实用新型在光学检测腔中增加热敏电阻裸芯片4，所述ASIC芯片5通过读取热敏电阻裸芯片4的信号，获取并监控光学检测腔内的工作环境温度，从而对主敏感芯片3输出的第一检测信号进行一定温度补偿，可补偿环境温度对红外光线的影响，提高光电红外传感器的检测精度，减少误报概率。

具体的，所述管帽1为金属管帽，所述管座7为金属管座，所述金属管帽和滤光片2通过环氧树脂等胶水粘接在一起，并保证不漏光和密封性，所述金属管帽通过焊接方式和金属管座连接，并保证一定密封性；所述金属管座包含四个以上数量的管脚，管座表面镀有金层。

具体的，所述主敏感芯片3包含两个以上的电极焊盘，使用环氧树脂等胶水粘接在管座7上，通过引线键合的方法，用金属引线和ASIC芯片5相连；所述热敏电阻裸芯片4底部的下电极通过导电浆料粘接在管座7上，所述热敏电阻裸芯片4的上电极通过引线键合的方法，用金属引线和ASIC芯片5相连；所述ASIC芯片5包含一定数量的电极焊盘，使用环氧树脂等胶水粘接在管座7上，通过引线键合方式，用金属引线和管座7相连，从而进行供电和信号通讯。

进一步的， 所述温度自补偿型红外光电导传感器还包括粘接在所述管座上的补偿敏感芯片8，所述补偿敏感芯片8的电极焊盘通过引线连接所述ASIC芯片5，以将第二检测信号输出至所述ASIC芯片5，如附图2所示。

具体的，所述补偿敏感芯片8包含两个以上的电极焊盘，使用环氧树脂等胶水粘接在管座7上，通过引线键合的方法，用金属引线和ASIC芯片5相连，从而对光电导敏感芯片进行信号补偿。

所述温度自补偿型红外光电导传感器工作时，所述ASIC芯片5根据热敏电阻裸芯片4输出的环境温度信号对主敏感芯片3输出的第一检测信号进行温度补偿，还根据所述补偿敏感芯片8输出的第二检测信号对主敏感芯片3输出的第一检测信号进行温度补偿，以同步补偿环境温度对敏感芯片的影响，进一步提高红外传感器工作精度。

需要说明的是，在光学检测腔内的同时增设热敏电阻裸芯片4和补偿敏感芯片8，可以组成温度补偿容错结构，避免发生因单独设置的热敏电阻裸芯片4故障导致无法进行温补的情况，同时避免发生因单独设置的补偿敏感芯片8故障导致无法进行温补的情况，减少不同工作环境温度对红外传感器信号精度的影响，使得红外传感器在不同工作环境温度下保证稳定的输出精度。

本实施例给出了一种ASIC芯片的具体实施方式，如附图4所示，所述ASIC芯片5包括依次连接的前置放大电路Ⅰ、滤波电路Ⅰ、信号放大电路Ⅰ和模数转换器Ⅰ，以及依次连接的前置放大电路Ⅱ、滤波电路Ⅱ、信号放大电路Ⅱ和模数转换器Ⅱ，以及依次连接的前置放大电路Ⅲ、滤波电路Ⅲ、信号放大电路Ⅲ和模数转换器Ⅲ，所述模数转换器Ⅰ、所述模数转换器Ⅱ和所述模数转换器Ⅲ分别连接中央处理器；

所述前置放大电路Ⅰ的输入端连接所述主敏感芯片3的电极焊盘，所述前置放大电路Ⅱ的输入端连接所述补偿敏感芯片8的电极焊盘，所述前置放大电路Ⅲ的输入端连接所述热敏电阻裸芯片4的上电极。

可以理解，本实用新型在不改变传感器尺寸下，在传感器内部集成ASIC芯片5，所述ASIC芯片5将后端电路集成化，不但可以将主敏感芯片3输出的模拟信号进行模数转换、放大及滤波处理，还可以对热敏电阻裸芯片4输出的模拟信号进行模数转换、放大及滤波处理，并基于温度补偿曲线，根据热敏电阻裸芯片4输出的环境温度信号对主敏感芯片3输出的第一检测信号进行温度补偿，最终通过管脚输出稳定可靠的数字信号，将温度补偿在传感器内部进行，很大程度上减小传感器及应用电路整体的尺寸大小，更利于后端装备的小型化、集成化。

具体的，所述前置放大电路Ⅰ、所述前置放大电路Ⅱ和所述前置放大电路Ⅲ可以采用前置放大器，对微弱模拟电信号进行放大处理，所述滤波电路Ⅰ、所述滤波电路Ⅱ和滤波电路Ⅲ可以采用滤波器对放大处理的模拟电信号进行滤波处理，所述信号放大电路Ⅰ、所述信号放大电路Ⅱ和所述信号放大电路Ⅲ采用三极管放大电路或者运放芯片对滤波后的模拟电信号进行放大处理，所述模数转换器Ⅰ、所述模数转换器Ⅱ和所述模数转换器Ⅲ对放大处理后的模拟电信号进行模数转换处理，向中央处理器传输放大处理后的数字信号。

需要说明的是，所述补偿敏感芯片8和所述主敏感芯片3具有同样的电学及光电导性能，为热电堆敏感芯片等；在一种具体实施方式中，所述主敏感芯片3设置在所述滤光片2下方，从而使得所述主敏感芯片3在管座中心处，可接收到通过滤光片2的红外光，产生第一电学检测信号；所述补偿敏感芯片8设置在所述管帽边缘下方，虽然补偿敏感芯片8位于传感器光学检测腔内，但被管帽1的边缘遮挡住，无法接收到通过滤光片2的红外光，不会由此产生光电导信号。

在另一种具体实施方式中，所述补偿敏感芯片8上表面设置遮光层，即使补偿敏感芯片8未被管帽1的边缘遮挡住，也能保证所述补偿敏感芯片8无法接收到通过滤光片2的红外光。

可以理解，所述补偿敏感芯片8和所述主敏感芯片3都会因环境温度的改变而产生一定的噪声信号，因此可通过上述结构补偿温度变化导致的信号偏差，提高传感器工作精度及准确度。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (6)

1.一种温度自补偿型红外光电导传感器，其特征在于：包括滤光片、管帽、管座、热敏电阻裸芯片、主敏感芯片和ASIC芯片，所述滤光片贴装在所述管帽上，所述管帽与所述管座密封连接，构成光学检测腔，所述主敏感芯片和所述ASIC芯片均粘接在所述管座上；

所述热敏电阻裸芯片设置下电极和上电极，所述下电极通过导电浆料连接所述管座，所述上电极通过引线连接所述ASIC芯片，以将检测到的环境温度信号传输至所述ASIC芯片；

所述主敏感芯片的电极焊盘通过引线连接所述ASIC芯片，以将第一检测信号输出至所述ASIC芯片；

所述ASIC芯片通过引线连接所述管座的管脚，以传输温度补偿后的检测信号。

2.根据权利要求1所述的温度自补偿型红外光电导传感器，其特征在于：还包括粘接在所述管座上的补偿敏感芯片，所述补偿敏感芯片的电极焊盘通过引线连接所述ASIC芯片，以将第二检测信号输出至所述ASIC芯片。

3.根据权利要求2所述的温度自补偿型红外光电导传感器，其特征在于：所述ASIC芯片包括依次连接的前置放大电路Ⅰ、滤波电路Ⅰ、信号放大电路Ⅰ和模数转换器Ⅰ，以及依次连接的前置放大电路Ⅱ、滤波电路Ⅱ、信号放大电路Ⅱ和模数转换器Ⅱ，以及依次连接的前置放大电路Ⅲ、滤波电路Ⅲ、信号放大电路Ⅲ和模数转换器Ⅲ，所述模数转换器Ⅰ、所述模数转换器Ⅱ和所述模数转换器Ⅲ分别连接中央处理器；

所述前置放大电路Ⅰ的输入端连接所述主敏感芯片的电极焊盘，所述前置放大电路Ⅱ的输入端连接所述补偿敏感芯片的电极焊盘，所述前置放大电路Ⅲ的输入端连接所述热敏电阻裸芯片的上电极。

4.根据权利要求2所述的温度自补偿型红外光电导传感器，其特征在于：所述主敏感芯片设置在所述滤光片下方。

5.根据权利要求4所述的温度自补偿型红外光电导传感器，其特征在于：所述补偿敏感芯片设置在所述管帽边缘下方。

6.根据权利要求4所述的温度自补偿型红外光电导传感器，其特征在于：所述补偿敏感芯片上表面设置遮光层。

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