探测器信号的初级检测技术优化方法

根据红外探测方法及热释电传感器的原理分析，红外探测器对不变化的绝对光强不敏感，因此，红外探测器通常需要在调制的脉冲光强度下工作。由前分析，红外探测器的输出包括两部分：交变电流信号（与红外脉冲光源强度和被测物成比例，比如气体浓度的变化成比例），直流偏置电压。一般情况下，锁相放大器通常只是适合于光源在斩波器调制下，从噪声中提取周期信号。然而，斩波器通常需要提供同步周期信号用来做参考信号，这将增加工作的复杂性。同时，根据探测器的热模型分析和重要参数理论计算分析，得出基于钽酸锂晶片式探测器在1～10Hz范围内具有较高的热探测率和电压响应。因此，针对红外探测器的调制频率在1～10Hz情况下，设计了如图3-34的检测电路，它是一个二阶带通滤波器，该检测电路很好的解决了这个问题，实现了红外探测器的微弱信号的检测，并且在后续的气体检测浓度装置也被采用。

在图3-34中，R₁被选取为47kΩ的电阻，因为红外探测器的典型输出阻抗为5kΩ。电容C₁为射频去耦作用，C₂和C₄为消除直流偏压作用。由计算可得放大器的增益为A=1+R₃/R₂。两个电阻需要相同的温度系数。C₃主要是消除高频噪声的作用。实验发现，每个红外探测器的输出直流偏压是不一样的，它的范围为0.2～1.0V。红外探测器在没有气体存在的情况下的输出关系如图3-35所示。图3-35也反映了随着红外光源的驱动脉冲的开始，红外辐射逐步上升至稳定状态，而探测器的输出信号有响应延时，逐步上升到稳定状态，而随着光源的改变，输出也改变，这将决定于所设计的探测器的响应时间。

图3-34 红外探测器前置放大电路(www.xing528.com)

图3-35 红外探测器输出信号与红外光源之间的关系