APD温度采集系统、方法和雪崩光电二极管与流程

apd温度采集系统、方法和雪崩光电二极管
技术领域
1.本发明涉及温度检测，尤其涉及apd温度采集系统、方法和雪崩光电二极管。


背景技术：

2.激光测距接收光电转换一般使用apd(avalanchephotondiode，雪崩光电二极管)，apd具有较好的光电探测效率和增益。但是apd的雪崩电压是随着温度变化的，因此需要准确的采集apd的温度，并调节apd的供电电压，以保证apd增益的稳定性。
3.目前，apd温度的采集主要是在apd附近放置温度传感器进行采集，由于apd内部与温度传感器之间存在温度差，因此很难通过这种方式准确的采集到apd的工作温度。另外一种方法是通过导热装置，如导热硅脂、导热硅胶片等将apd的外壳封装与温度传感器进行连接，减小两者之间的温度差，但是由于apd内部与外部环境之间有封装壳体，并不能保证内外部温度一致，这种方式也仅能准确的采集到apd的表面封装温度。


技术实现要素：

4.鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供apd温度采集系统、方法和雪崩光电二极管，能够直接、准确的检测雪崩光电二极管的内部温度。
5.为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
6.一方面，本发明提供一种apd温度采集系统，包括：
7.热敏电阻，封装在雪崩光电二极管的内部衬底上；
8.恒流源，用于为所述热敏电阻提供恒定电流；与所述热敏电阻的一端连接，热敏电阻的另一端接地；
9.用于检测所述热敏电阻两端的电压值的检测模块；
10.处理模块，与所述检测模块连接，根据所述电压值以及所述恒定电流得到所述热敏电阻的当前阻值，进而根据所述当前阻值通过温阻曲线得到所述热敏电阻的当前温度值。
11.进一步的，所述的apd温度采集系统，所述热敏电阻为负温度系数热敏电阻或正温度系数热敏电阻。
12.进一步的，所述的apd温度采集系统，还包括与所述热敏电阻串联的隔离电阻，接设在热敏电阻与地线之间。
13.进一步的，所述的apd温度采集系统，还包括电压控制模块，与所述处理模块连接；
14.所述处理模块还用于根据所述当前温度值驱动所述电压控制模块输出对应的工作电压，以使所述雪崩光电二极管保持正常工作。
15.另一方面，本发明提供一种雪崩光电二极管，包括：
16.壳体；
17.封装在所述壳体中的内部衬底；
18.装设所述内部衬底上，间隔预定距离排布的热敏电阻和光敏元件；
19.分别连接在所述热敏电阻的两端，并延伸到所述壳体外的第一接线端、第二接线端；以使：
20.在所述第一接线端、所述第二接线端中任一端接入提供恒定电流的恒流源，并使另一端接地，并用检测模块接入所述第一接线端、所述第二接线端检测所述热敏电阻两端的电压值，与所述检测模块连接的处理模块根据所述电压值以及所述恒定电流得到所述热敏电阻的当前阻值，进而根据所述当前阻值通过温阻曲线得到所述热敏电阻的当前温度值。
21.进一步的，所述的雪崩光电二极管，所述热敏电阻为负温度系数热敏电阻或正温度系数热敏电阻。
22.进一步的，所述的雪崩光电二极管，还包括与所述热敏电阻串联的隔离电阻，与所述第一接线端或第二接线端连接，装设在所述壳体的外部。
23.进一步的，所述的雪崩光电二极管，还包括：分别连接在所述光敏元件的两端，并延伸到所述壳体外的第三接线端、第四接线端；以使所述第三接线端、所述第四接线端中的任一端接入用于向雪崩光电二极管供电的电压控制模块，另一端接入放大器后与信号输出端连接；所述电压控制模块与所述处理模块连接，所述处理模块根据所述当前温度值驱动所述电压控制模块输出对应的工作电压，以使雪崩光电二极管保持正常工作。
24.另一方面，本发明提供一种apd温度采集方法，包括：
25.将热敏电阻封装在雪崩光电二极管的内部衬底上；
26.使用恒流源为所述热敏电阻提供恒定电流；
27.检测所述热敏电阻两端的电压值；
28.根据所述电压值以及所述恒定电流得到所述热敏电阻的当前阻值，进而根据所述当前阻值通过温阻曲线得到所述热敏电阻的当前温度值。
29.相较于现有技术，本发明提供的apd温度采集系统、方法和雪崩光电二极管，具有以下有益效果：
30.使用本发明提供的apd温度采集系统对雪崩光电二极管的内部温度进行检测，在雪崩光电二极管的内部衬底上装设一个热敏电阻，进而为热敏电阻提供一个恒定的电流，并实时检测热敏电阻的电压值，就可以快速计算得到当前热敏电阻的温度，该温度就是雪崩光电二极管内部的准确温度。
附图说明
31.图1是本发明提供的apd温度采集系统的结构框图。
32.图2是本发明提供的apd温度采集方法的流程图。
具体实施方式
33.为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
34.本领域技术人员应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述是本发明的示例性和说明性的具体实施例，不意图限制本发明。
35.本文中术语“包括”，“包含”或其任何其他变体旨在覆盖非排他性包括，使得包括步骤列表的过程或方法不仅包括那些步骤，而且可以包括未明确列出或此类过程或方法固有的其他步骤。同样，在没有更多限制的情况下，以“包含...一个”开头的一个或多个设备或子系统，元素或结构或组件也不会没有更多限制，排除存在其他设备或其他子系统或其他元素或其他结构或其他组件或其他设备或其他子系统或其他元素或其他结构或其他组件。在整个说明书中，短语“在一个实施例中”，“在另一个实施例中”的出现和类似的语言可以但不一定都指相同的实施例。
36.除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。
37.请参阅图1，本发明提供一种apd温度采集系统，主要用于针对apd的内部温度的采集，包括：
38.热敏电阻，封装在雪崩光电二极管的内部衬底上；具体的，所述雪崩光电二极管的内部衬底上，排列有光敏元器件，所述热敏电阻主要用于测量所述光敏元器件的温度，二者间隔预定距离排布，因此热敏电阻的温度就可以近似为光敏元器件的温度，仅需要测得热敏电阻的温度即可获知光敏元器件的温度。
39.进一步的，作为优选方案，本实施例中所述的apd温度采集系统，所述热敏电阻为负温度系数热敏电阻或正温度系数热敏电阻。具体的，选择不同类型的热敏电阻进行工作时，区别在于存储在处理模块的温阻曲线不同。
40.恒流源，用于为所述热敏电阻提供恒定电流；与所述热敏电阻的一端连接，热敏电阻的另一端接地；优选的，所述恒流源对外输出的电流为1-10微安，使热敏电阻不至于产生过多的热量影响雪崩光电二极管内的温度。所述热敏电阻有一端接地，那么在检测时需要对地线噪声进行处理，应当理解的是，本领域的技术人员可以根据实际需求选择针对地线噪声的处理方法。
41.用于检测所述热敏电阻两端的电压值的检测模块；具体的，所述检测模块为模数转换器；所述模数转换器可以为mcu内置的两路adc通道，具体为分别连接热敏电阻的两端实现，还可以使用外置的adc芯片实现检测。
42.处理模块，与所述检测模块连接，根据所述电压值以及所述恒定电流得到所述热敏电阻的当前阻值，进而根据所述当前阻值通过温阻曲线得到所述热敏电阻的当前温度值。具体的，所述温阻曲线为对该型号的热敏电阻进行测试后的不同温度下的电阻值曲线。
43.具体的，所述当前阻值的计算公式为：r＝v/i，其中，r为当前阻值；v为热敏电阻两端的电压值，即检测模块检测到的电压值；i为恒流源设定的恒定电流，在一些实施例中，恒流源设定的恒定电流值可以提前手动输入到处理模块中；在另一些实施例中，还可以是恒流源与处理模块通信连接，实时将输出的恒定电流数据发送到处理模块中，以参与当前阻值的计算。。
44.使用本发明提供的apd温度采集系统对雪崩光电二极管的内部温度进行检测，在雪崩光电二极管的内部衬底上装设一个热敏电阻，进而为热敏电阻提供一个恒定的电流，并实时检测热敏电阻的电压值，就可以快速计算得到当前热敏电阻的温度，该温度就是雪崩光电二极管内部的准确温度。
45.进一步的，作为优选方案，本实施例中所述的apd温度采集系统，还包括与所述热
敏电阻串联的隔离电阻r1，接设在热敏电阻与地线之间，装设在所述雪崩光电二极管的外部。具体的，所述隔离电阻r1用于隔离地线噪声，使在对热敏电阻两端的电压值进行检测时不需要考虑地线噪声的影响。
46.进一步的，所述隔离电阻r1为两个，分别接设在热敏电阻的两端，这样无论恒流源接在热敏的任一端，都可以保证有一个隔离电阻r1接设在热敏电阻与地线之间。
47.进一步的，作为优选方案，本实施例中所述的apd温度采集系统，还包括电压控制模块，与所述处理模块连接；所述电压控制用于控制对雪崩光电二极管供电。
48.所述处理模块还用于根据所述当前温度值驱动所述电压控制模块输出对应的工作电压，以使所述雪崩光电二极管保持正常工作。具体的额，根据雪崩光电二极管内的不同温度，在所述当前温度升高时，驱动电压控制模块输出的电压升高，否则就降低输出的电压。具体的升高电压和降低电压的幅度以及与温度的对应关系，本发明不做限定，按照不同型号的雪崩光电二极管的设计参数进行适当调整即可。
49.请参阅图1，本发明还提供一种雪崩光电二极管，包括：
50.壳体；
51.封装在所述壳体中的内部衬底；
52.装设所述内部衬底上，间隔预定距离排布的热敏电阻和光敏元件；
53.分别连接在所述热敏电阻的两端，并延伸到所述壳体外的第一接线端、第二接线端；以使：
54.在所述第一接线端、所述第二接线端中任一端接入提供恒定电流的恒流源，并使另一端接地，并用检测模块接入所述第一接线端、所述第二接线端检测所述热敏电阻两端的电压值，与所述检测模块连接的处理模块根据所述电压值以及所述恒定电流得到所述热敏电阻的当前阻值，进而根据所述当前阻值通过温阻曲线得到所述热敏电阻的当前温度值。在本实施例中，雪崩光电二极管的壳体外设置有两个接线端，两个接线端在二极管内部分别连接的在热敏电阻的两端，当有恒流源与任一接线端连接时，即对热敏电阻施加了电流。
55.进一步的，作为优选方案，本实施例中所述的雪崩光电二极管，所述热敏电阻为负温度系数热敏电阻或正温度系数热敏电阻。
56.进一步的，作为优选方案，本实施例中所述的雪崩光电二极管，还包括与所述热敏电阻串联的隔离电阻r1，与所述第一接线端或第二接线端连接，装设在所述壳体的外部。在进一步的实施过程中，实施隔离电阻r1为两个，所述第一接线端与所述第二接线端均串接一个隔离电阻r1，这样无论恒流源接在那个接线端上，均保证有一个隔离电阻r1接设在热敏电阻与地线之间。
57.进一步的，作为优选方案，本实施例中所述的雪崩光电二极管，还包括：分别连接在所述光敏元件的两端，并延伸到所述壳体外的第三接线端、第四接线端；以使所述第三接线端、所述第四接线端中的任一端接入用于向雪崩光电二极管供电的电压控制模块，另一端接入放大器后与信号输出端连接；所述电压控制模块与所述处理模块连接，所述处理模块根据所述当前温度值驱动所述电压控制模块输出对应的工作电压，以使雪崩光电二极管保持正常工作。
58.请参阅图2，本发明还提供一种apd温度采集方法，包括：
59.将热敏电阻封装在雪崩光电二极管的内部衬底上；
60.使用恒流源为所述热敏电阻提供恒定电流；
61.检测所述热敏电阻两端的电压值；
62.根据所述电压值以及所述恒定电流得到所述热敏电阻的当前阻值，进而根据所述当前阻值通过温阻曲线得到所述热敏电阻的当前温度值。
63.可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。