專利名稱：空間遙感ccd相機高精度ccd測溫電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測溫電路，特別是一種適用于空間遙感CXD相機CXD器件的高精度測溫電路。
背景技術：
遙感CXD相機在工作時，CXD器件的溫度會隨著加電時間的增加而升高，器件溫度的升高不但使CCD的暗電流噪聲增加，進而導致圖像質量的惡化，而且過高的器件溫度會加快器件老化甚至損壞CCD，因此在軌實時監(jiān)測CCD的溫度對于提高圖像質量和保護CCD器件來說都是非常必要。目前遙感CXD相機在軌測溫，是依靠CXD器件表面貼裝熱敏電阻，通過熱控儀得到測溫數據，再傳給衛(wèi)星平臺。這種測溫手段有以下不足之處1)需要龐大的設備；2)要求熱敏電阻準確安裝，否則存在較大的測量誤差；3)只能監(jiān)測CCD器件殼溫，無法監(jiān)測準確的CXD結溫；4)因為測溫設備和成像設備為兩個獨立設備，所以無法根據CXD器件的溫度實時調整圖像校正參數；5)由于C⑶熱敏電阻基數大，-20°C至60°C變化范圍小，變化率不到5%，所以就需要在很小的動態(tài)范圍內準確地獲取CCD溫度。

實用新型內容本實用新型的技術解決問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種能實時監(jiān)測CXD溫度的空間遙感CXD相機高精度CXD測溫電路。本實用新型的技術解決方案是空間遙感CCD相機高精度CCD測溫電路，包括測溫橋式電路、差分運放電路和AD轉換電路；測溫橋式電路將CCD內部測溫電阻阻值的變化量轉換成相應的電壓變化量后以差分信號的形式輸出至差分運放電路，差分運放電路對所述差分信號進行放大濾波處理后輸出到AD轉換電路，AD轉換電路將傳來的模擬信號轉換成溫度數字信號后輸出。所述的測溫橋式電路包括原始測溫信號第一輸入端、原始測溫信號第二輸入端、第一電源、電阻R21、電阻R22、電阻R23，C⑶內部測溫電阻兩端分別為原始測溫信號第一輸入端和原始測溫信號第二輸入端，測溫電阻與電阻R21串聯(lián)后再與由電阻R22和電阻R23組成的串聯(lián)電路并聯(lián)形成電橋，電阻R21和電阻R22的公共端接第一電源，電阻R23和原始測溫信號第二輸入端的公共端接地，電阻R22和電阻R23的公共端作為第一輸出信號端；在第一電源作用下，在原始測溫信號第一輸入端和第一輸出信號端上產生電壓形成差分電壓信號送至差分運放電路。所述的第一電源的電壓為+3. 3V。所述的差分運放電路包括第一運算放大器、第二運算放大器、電阻R24、電阻R25、電阻R26、電阻R27和電容C29，電阻R24的一端接地，電阻R24的另外一端同時接至第一運算放大器的負輸入端以及電阻R25的一端，電阻R25另一端接至第一運算放大器的輸出端，電阻R26的一端接至第一運算放大器的輸出端，電阻R26的另外一端同時接至第二運算放大器的負輸入端以及電阻R27的一端，電阻R27的另一端同時接至第二運算放大器的輸出端以及電容C29的一端，電容C29的另一端接地，電阻R24、電阻R25、電阻R26、電阻R27的阻值滿足關系R24/R25 = R27/R26，第一運算放大器的正輸入端和第二運算放大器的正輸入端分別作為差分運放電路的輸入端，第二運算放大器的輸出端作為差分運放電路的輸出端。所述的第一運算放大器和第二運算放大器均為LM124。所述的AD轉換電路包括AD轉換器和第二電源；第二電源為AD轉換器供電，差分運放電路的輸出信號經過AD轉換器后以數字信號的形式輸出。所述的AD轉換器為RHF1401。所述的第二電源的電壓為+2. 5V。
本實用新型與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于本實用新型電路采用集成技術，使用少 量的集成器件，且器件封裝體積小、功耗小，可以靈活地嵌入到CCD成像電路中，提高了 CCD測溫的實時性，此外高精度AD轉換器也提高了測溫精度，該電路可以代替現(xiàn)有單獨的測溫設備，減少了溫度信號傳輸路徑，更好地進行閉環(huán)控制，可以為CCD成像電路穩(wěn)定工作提供支持。該電路中的橋式測溫電路能有效地解決信號中共模干擾；可調增益的差分運放電路，可以通過調節(jié)反饋電阻，能有效放大模擬信號，以更好地適應AD轉換器輸入范圍，能解決CCD測溫電阻動態(tài)變化范圍小的問題，能更靈敏地監(jiān)測CCD溫度的變化；高精度的AD轉換器能使測溫精度可達到14位；此電路可以完成CCD結溫的實時監(jiān)測，并根據測溫的結果，為暗電流校正提供參考，以便提早采取預防措施或者關機。

圖I為本實用新型的原理框圖；圖2為本實用新型的電路組成結構圖；圖3為本實用新型中各組成部分的輸出信號波形圖。
具體實施方式
如圖I所示，為本實用新型空間遙感(XD相機高精度(XD測溫電路的原理框圖，包括測溫橋式電路、差分運放電路和AD轉換電路。本實用新型電路的工作過程為測溫橋式電路將CCD內部測溫電阻阻值的變化量轉換成相應的電壓變化量后以差分信號的形式輸出至差分運放電路，差分運放電路對所述差分信號進行放大濾波處理后輸出到AD轉換電路，AD轉換電路將傳來的模擬信號轉換成溫度數字信號后輸出。如圖2所示，為本實用新型空間遙感CXD高精度CXD測溫電路組成結構圖。測溫橋式電路包括原始測溫信號第一輸入端201、原始測溫信號第二輸入端202、電阻R21、電阻R22、電阻R23，第一電源214 ;測溫橋式電路為本實用新型電路的輸入接口電路，CXD內部測溫電阻Rt與電阻R21串聯(lián)，再與電阻R22和電阻R23串聯(lián)之后的電路并聯(lián)，形成電橋后，在測溫電阻Rt上產生電流，在第一電源214作用下，在原始測溫信號第一輸入端201，以及電阻R22和電阻R23的公共端，即第一輸出信號端206上產生電壓值，得到相應差分電壓信號，并分別作為差分運放電路的輸入信號。測溫橋式電路的電阻，包括電阻R21、電阻R22、電阻R23，需要根據CCD測溫電阻的阻值Rt進行選擇，電阻上通過電流均需要小于電阻本身的額定電流，原始測溫信號第一輸入端201與第一輸出信號端206處的電壓值均需要滿足小于(VCC1-1. 5V),其中VCCl為第一電源214的電壓。測溫橋式電路原始測溫信號第一輸入端201與第一輸出信號端206的信號波形如圖3所示，原始測溫信號第一輸入端201為模擬信號，原始測溫信號第二輸入端202信號始終接地。差分運放電路包括第一運算放大器209、第二運算放大器211、電阻R24、反饋電阻R25、電阻R26、反饋電阻R27、第一電源214 ;測溫橋式電路的原始測溫信號第一輸入端201與第一運算放大器209的正輸入端相連,第一輸出信號端206與第二運算放大器211的正輸入端相連。第一運算放大器209的輸出端經電阻R26，再與運算放大器211的負輸入端相連。四個電阻需要滿足的關系為R24/R25 = R27/R26，第二運算放大器211的輸出端作為第二輸出信號端212,其電壓幅值為Vy212,原始測溫信號第一輸入端201的電壓幅值為V2tll,第一輸出信號端206的電壓幅值為V2tl6，那么Vy212 = (1+R27/R26) (V2tl6-V2tll)，根據實際需要進行電阻調節(jié)，得到需要的輸出信號。圖3中示意的第二輸出信號端212的信號波形為模擬信號，此時 R27 = R26，Vtrfl2 = 2 X (V206-V201)。AD轉換電路包括AD轉換器218和第二電源213 ;第二電源為AD轉換器供電。模 擬信號經過AD轉換器218后，從空間遙感CXD高精度CXD測溫電路的總輸出信號端215以數字信號的形式輸出。圖2所示電路中，第一運算放大器209和第二運算放大器211均選擇LM124 ；AD轉換器218選擇RHF1401 ;第一電源的電壓VCCl值為+3. 3V，第二電源的電壓VCC2值為+2. 5V。本實用新型說明書中未作詳細描述的內容屬本領域技術人員的公知技術。
權利要求1.空間遙感CCD相機高精度CCD測溫電路，其特征在于包括測溫橋式電路、差分運放電路和AD轉換電路，測溫橋式電路將CCD內部測溫電阻阻值的變化量轉換成相應的電壓變化量后以差分信號的形式輸出至差分運放電路，差分運放電路對所述差分信號進行放大濾波處理后輸出到AD轉換電路,AD轉換電路將傳來的模擬信號轉換成溫度數字信號后輸出。
2.根據權利要求I所述的空間遙感CCD相機高精度CCD測溫電路，其特征在于所述的測溫橋式電路包括原始測溫信號第一輸入端(201)、原始測溫信號第二輸入端(202)、第一電源(214)、電阻R21、電阻R22、電阻R23，(XD內部測溫電阻兩端分別為原始測溫信號第一輸入端(201)和原始測溫信號第二輸入端(202)，測溫電阻與電阻R21串聯(lián)后再與由電阻R22和電阻R23組成的串聯(lián)電路并聯(lián)形成電橋，電阻R21和電阻R22的公共端接第一電源(214)，電阻R23和原始測溫信號第二輸入端(202)的公共端接地，電阻R22和電阻R23的公共端作為第一輸出信號端(206);在第一電源(214)作用下,在原始測溫信號第一輸入端(201)和第一輸出信號端(206)上產生電壓形成差分電壓信號送至差分運放電路。
3.根據權利要求2所述的空間遙感CCD相機高精度CCD測溫電路，其特征在于所述的第一電源(214)的電壓為+3. 3V。
4.根據權利要求I所述的空間遙感CCD相機高精度CCD測溫電路，其特征在于所述的差分運放電路包括第一運算放大器(209)、第二運算放大器(211)、電阻1 24、電阻1 25、電阻R26、電阻R27和電容C29，電阻R24的一端接地，電阻R24的另外一端同時接至第一運算放大器(209)的負輸入端以及電阻R25的一端，電阻R25另一端接至第一運算放大器(209)的輸出端，電阻R26的一端接至第一運算放大器(209)的輸出端，電阻R26的另外一端同時接至第二運算放大器(211)的負輸入端以及電阻R27的一端，電阻R27的另一端同時接至第二運算放大器(211)的輸出端以及電容C29的一端，電容C29的另一端接地，電阻R24、電阻R25、電阻R26、電阻R27的阻值滿足關系R24/R25 = R27/R26，第一運算放大器(209)的正輸入端和第二運算放大器(211)的正輸入端分別作為差分運放電路的輸入端，第二運算放大器(211)的輸出端作為差分運放電路的輸出端。
5.根據權利要求4所述的空間遙感CCD相機高精度CCD測溫電路，其特征在于所述的第一運算放大器(209)和第二運算放大器(211)均為LM124。
6.根據權利要求I所述的空間遙感CCD相機高精度CCD測溫電路，其特征在于所述的AD轉換電路包括AD轉換器(218)和第二電源(213);第二電源(213)為AD轉換器(218)供電，差分運放電路的輸出信號經過AD轉換器(218)后以數字信號的形式輸出。
7.根據權利要求6所述的空間遙感CCD相機高精度CCD測溫電路，其特征在于所述的AD轉換器(218)為RHF1401o
8.根據權利要求6所述的空間遙感CCD相機高精度CCD測溫電路，其特征在于所述的第二電源(213)的電壓為+2.5V。
專利摘要空間遙感CCD相機高精度CCD測溫電路，是CCD相機電路的組成部分之一，包括測溫橋式電路、差分運放電路和AD轉換電路。外部輸入的CCD器件內部測溫電阻的測溫信號經過測溫橋式電路后，變成穩(wěn)定的差分電壓信號并送至差分運放電路，經差分運放電路進行濾波放大處理，然后輸出到AD轉換電路，由AD轉換電路將處理后的模擬信號進行模數轉換，得到相應的溫度數字信號并輸出。本實用新型采用集成技術，可以靈活地嵌入到CCD成像電路中，電路中的測溫橋式電路能有效地解決信號中的共模干擾，且高精度AD轉換器也提高了測溫精度，克服了溫度信號傳輸路徑長的缺點，實現(xiàn)了空間遙感CCD相機成像電路對CCD溫度的高精度實時監(jiān)測。
文檔編號G01K7/16GK202710200SQ20122036945
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月27日 優(yōu)先權日2012年7月27日
發(fā)明者肖龍, 賀強民 申請人:北京空間機電研究所