黄　栋,李建杰,袁旭军（.上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海 00093；.上海科源电子科技有限公司,上海 00）

红外高发热精密探测器中恒温控制模块设计

黄栋1,李建杰1,袁旭军2
（1.上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海 200093；2.上海科源电子科技有限公司,上海 201101）

为了提高红外探测器在实际工作中的性能和稳定性,设计了一种针对高发热红外精密传感器的自动调节探测器外围温度的装置。该装置利用C8051F350单片机对半导体制冷片进行制冷、制热和不同功率运行的控制,保持探测器外围温度的稳定。通过PID算法编程,结合多点测量实现环境温度的均匀性和稳定性。实验结果表明,在一天的工作时间内,该装置可使探测器外围的温度控制在20℃,控制精度为±0.5℃,显著提高了探测器的性能。

半导体制冷；MCU；PID算法；性能

引 言

高稳定性的温度控制是红外高发热精密探测器模块的关键技术之一,提高探测器外围的温度稳定性有助于提高探测器的性能［1］。红外探测器在测量时的性能会随着外界温度变化和自身发热产生影响,温度变化会影响探测器的输出噪声、信号增益和输出信号的信噪比等。因而需要一个高精度高稳定性的恒温控制装置来提高探测器外围温度的稳定性。其设计通常包括两个方面:一是保温设计,通过增大温控箱外壁的热阻,减少内外的热交换,减少不必要的损耗；二是通过TEC制冷片进行制冷或制热,维持箱内温度的恒定。本文提出一种基于C8051F350控制芯片,结合PID控制算法的设计［2］,使探测器外围的控制目标温度为20℃,控制精度为±0.5℃。……