PDF《红外测温中检测强噪声下微弱信号的新途径》

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, 则温度为 '

的测量端以&

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7 '

0 的速率吸收热量, 其中&

(

7 是描述该回路中同时具 有的温差电效应的温差电势率% 假设测量端热阻为 /,,

则测量端的温度变化量是! '

, /+ 是热电偶丝 的电阻, 可以证明 [ + ] , 回路中电源的电动势为

2 *0 (/+-/

3 -&

$ (

7 /, '

) % ( : ) 上式表明在直流情况下珀尔帖效应等效于一个 电阻/. -&

$ (

7 /, '

, 称为热电偶的动态电阻% 设想 有外电源

2 0

1 $ ,通过负载电阻/;

与热电偶相连, 由 测量端的能量守恒条件, 同时在考虑珀尔帖效应的 情况下可得 +, . (! '

) . , - ! '

/, *4&

(

7 0 '

, 回路中的电流是 0*

2 0

1 $ , /+-/;

-1 . , ( % ) 式中 !, -/, +, 是探测器的热时间常数,

1 .- /. + /

1 $ !, , 这个阻抗相当于由等效电阻 /. 与等效电 容+. 并联而成 (如图*所示) , 即1.*/. +/

1 $ ! , * /. +/

1 $ /. +. ! ) '

+ +期 刘建科等: 红外测温中检测强噪声下微弱信号的新途径 图! 测辐射热电偶电路的等效电路 由( )式可知, 珀尔帖效应在直流电路中的等效 阻抗 !#$! % &

'

!( 大于交流电路中的等效阻抗 # # , 为减小珀尔帖效应对温度测量的影响, 提高测温 回路中的电流, 我们对原探测器及其前置电路作了 改进, 即将原前置地)% * + 直流供电改为直流方 波% * +对探测器 $ 供电, 与前置放大器) + 方 波供电同步 (其电路如图,所示) , 同时考虑到测辐 射热电偶对响应时间的较高要求, 选其调制频率 $ % ! - ! (之所以选这一调制频率是因为: 防止测温 仪周围环境中的 .( /市电的干扰;

从0

1 2 即图, 中的3 .

0 %中取出的) + 方波比较信号频率为 $ % ! - !时实际使用效果最好) , 从而达到了降低 # # , 增大测量电流的目的4 测量证明, 经改进后测量 电流%

5 比原直流供电实际提高约% * !倍, 与理论计 算符合4 图, 红外探测器前置电路及红外测温仪部分电路原理图 红外测温中提取深埋在强噪声中的 微弱信号的途径 '

(

6 7 , . . 型红外测温仪测量范围为中低温区 段, 目标信号十分微弱, 大多掩埋在强噪声之中4 如 探测器与周围环境热交换的起伏引起的温度噪声、 红外探测器的热噪声、 电子器件的复合噪声及其他 广白噪声等4 噪声虽然很强, 甚至大过信号许多倍, 但噪声多具随机性, 而弱信号却有其独特的规律性4 根据相关接收理论, 发挥0

1 2 (即图,中的3 .

0 % ) 器件的优势, 在信号处理电路中设置了信号通道和 参考信号通道, 几乎滤除了所有的随机噪声信号, 从 而可将微弱的目标信号有效的提取并放大4 其理论 依据是当 &

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) ()

8 ( '

) *+

8 ( '

) , &

% ( '

) () % ( '

) *+ % ( '

) , ( - ) 为两个同时包含噪声与信号且有相互联系的函数, 即相关函数, 其中 )

8 ( '

) , ) % ( '

) 为二信号函数, +

8 ( '

) , + % ( '

) 为与信号混在一齐的噪声函数时, 在 相关接收技术 [ % , ! ] 中, 可以把&

8 ( '

) 和&

% ( '

) 两相关 函数表示为 ! ( #) (9 : ;

!<

8 % , &

8 ( '

) &

% ( '

,#) # '

,( = ) 式中#为两相关函数在电路中的延迟时间- 将(- ) 式代入 ( = ) 式得 ! ( #) (9 : ;