一种基于tec控温的红外成像挡片的制作方法

1.本实用新型专利涉及红外成像领域，具体的说，是一种基于tec控温的红外成像挡片。


背景技术：

2.在红外成像过程中，需要进行非均匀性矫正以解决探测器平面各传感器的差异来成像。
3.基于定标非均匀校正通常需要事先获得校正所需要的定标系数，然后在校正实现过程中读取这些数据作相应的处理，精度高，算法相对简单，但不能自适应跟踪探测元响应特性的漂移。当漂移很大时，需要重新定标来更新校正系数。
4.非均匀校正一般采用两点校正算法，利用同一黑体，分别进行低温和高温数据采集，利用两幅图像数据来将器件的响应曲线矫正为同一斜率，因为探测器的响应特性都是非线性的，两点校正建立在默认响应特性是线性的条件下，这样就需要采集当前温度环境下的一幅图像来决定响应曲线的上下偏移。
5.正常使用中，由于热像机芯发热或机芯与镜头整体散热不好或环境恶劣导致机芯挡片过热或温度不均，就会导致非均匀性校正结果较差。


技术实现要素：

6.针对现有技术的缺陷，本实用新型提供一种基于tec控温的红外成像挡片，通过tec制冷片来控制挡片温度，方便进行非均匀性校正，同时降低机芯发热带来的影响来达到较好的成像效果。
7.为了解决所述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：基于tec控温的红外成像挡片，包括挡片本体，挡片本体上设有tec制冷片，采集环境温度的温度传感器连接至fpga主控芯片，fpga主控芯片与tec主控芯片相连，tec主控芯片连接tec制冷片；机芯fpga通过采集温度传感器获取环境温度，并通过tec控制芯片使tec制冷片升温或降温，tec制冷片将热量传递给挡片，从而使挡片和环境温度达到平衡。
8.进一步的，tec主控芯片的fb 、fb-引脚分别连接fpga主控芯片输出的tempreture_set、vtemp信号，tec主控芯片的ctli引脚控制其输出电流，输出电流通过引脚lx12、lx22输出至tec制冷片。
9.进一步的，vtemp信号通过串联的运放p1、电阻r31、电阻r32连接至fb 引脚，vtemp信号连接运算p1的同相输入端，运算p1的反相输入端连接至运算p1的输出端，用于接收反馈信号，运放p1的v 引脚连接 3.3v，运放p1的v-引脚接地，tempreture_set信号通过电阻r34连接至fb-引脚。
10.进一步的，tec主控芯片的difout引脚与ctli引脚之间设有pi调节电路，pi调节电路包括电阻r24、r28、r29和电容c36、c39、c40，电容c40、电阻r28、电容c39串联在difout引脚与ctli引脚之间，电阻r29一端连接tec主控芯片的int-引脚，另一端连接电容c40与
difout引脚之间的节点，电阻r24与电容c36串联，串联形成的支路一端连接tec主控芯片的int-引脚，另一端连接tec主控芯片的intout引脚。
11.进一步的，tec主控芯片的lx11、lx12、lx13连接在一起后通过电感l3、电阻r33连接至tec制冷片的tec 端，tec主控芯片的lx21、lx22、lx23连接在一起后通过电阻l4连接至tec制冷片的tec-端，电感l3与电感l4之间设有电容c49，电容c49的两端分别通过电容c47、c54接地，电阻r33与tec-之间设有电容c50。
12.进一步的， 3.3v分别通过电容c41、c42接地，电阻r31与电阻r32之间通过电容c48接地，电阻r32与引脚fb-之间通过电阻r30接地，电阻r34与引脚fb 之间分别通过电容c51、c52、c53接地。
13.进一步的，通过测温芯片lm75a采集温度传感器采集的温度数据。
14.进一步的， fpga主控芯片与tec主控芯片之间设有ad转换芯片。
15.本实用新型的有益效果：本实用新型通过tec制冷片来控制挡片温度，方便进行非均匀性校正，同时降低机芯发热带来的影响来达到较好的成像效果。关于tec制冷片的温度控制，只需要使用fpga控制数模转化器芯片来控制vtemp和tempreture_set的大小来控制tec制冷片的温度来达到理想的效果，控温简单，易于实现。
附图说明
16.图1为本实用新型的结构示意图；
17.图2为本实用新型的原理框图；
18.图3为tec主控芯片及其外围电路的电路原理图；
19.图4a、4b为挡片温度过高时不带tec控温和带有tec控温的成像对比图；
20.图中：1、tec制冷片，2、挡片本体，3、探测器，4、旋转电机。
具体实施方式
21.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
22.实施例1
23.本实施例公开一种基于tec控温的红外成像挡片，如图1所示，在挡片本体2的后面设置tec制冷片1，tec制冷片1紧贴在挡片本体2后面，用来对挡片本体2控制温度。挡片本体2前侧设有探测器3，底侧设有旋转电机4，其中旋转电机4用来控制挡片的开关，正常成像时挡片打开，在进行快门校正的时候，关闭挡片。
24.如图2所示，tec制冷片1控制挡片本体2温度的原理为：采集环境温度的温度传感器连接至fpga主控芯片，fpga主控芯片与tec主控芯片相连，tec主控芯片连接tec制冷片；工作时，fpga主控芯片通过采集温度传感器获取环境温度，并通过tec控制芯片使tec制冷片升温或降温，tec制冷片将热量传递给挡片，从而使挡片和环境温度达到平衡。在其他实施例中，温度传感器与fpga主控芯片可设有专门的测温芯片如lm75a，通过测温芯片采集温度数据再传输给fpga主控芯片，fpga主控芯片与tec主控芯片之间设有ad转换芯片。当然数据采集和ad转换功能也可集成在fpga内部。
25.本实施例中，vtemp和tempreture_set连接到芯片的fb 和fb-，该芯片输出电流受引脚ctli控制，当电压为1.5v时无电流，大于1.5或小于1.5为两种反向电流，且电流大小受
电压控制。ifout为放大器输出，差分增益为50*((fb )
ꢀ‑
( fb-))，difout经由pi调节来控制ctli进而控制输出电流。tec 和tec-输出电流来控制tec制冷片进行升温和降温。
26.具体如图3所示，tec主控芯片的fb 、fb-引脚分别连接fpga主控芯片输出的tempreture_set、vtemp信号， tec主控芯片的ctli引脚控制其输出电流，输出电流通过引脚lx12、lx22输出至tec制冷片。
27.vtemp信号通过串联的运放p1、电阻r31、电阻r32连接至fb 引脚，vtemp信号连接运算p1的同相输入端，运算p1的反相输入端连接至运算p1的输出端，用于接收反馈信号，运放p1的v 引脚连接 3.3v，运放p1的v-引脚接地，tempreture_set信号通过电阻r34连接至fb-引脚。 3.3v分别通过电容c41、c42接地，电阻r31与电阻r32之间通过电容c48接地，电阻r32与引脚fb-之间通过电阻r30接地，电阻r34与引脚fb 之间分别通过电容c51、c52、c53接地。
28.tec主控芯片的difout引脚与ctli引脚之间设有pi调节电路，pi调节电路包括电阻r24、r28、r29和电容c36、c39、c40，电容c40、电阻r28、电容c39串联在difout引脚与ctli引脚之间，电阻r29一端连接tec主控芯片的int-引脚，另一端连接电容c40与difout引脚之间的节点，电阻r24与电容c36串联，串联形成的支路一端连接tec主控芯片的int-引脚，另一端连接tec主控芯片的intout引脚。
29.tec主控芯片的lx11、lx12、lx13连接在一起后通过电感l3、电阻r33连接至tec制冷片的tec 端，tec主控芯片的lx21、lx22、lx23连接在一起后通过电阻l4连接至tec制冷片的tec-端，电感l3与电感l4之间设有电容c49，电容c49的两端分别通过电容c47、c54接地，电阻r33与tec-之间设有电容c50。
30.现有的非均匀校正流程如下：
31.1、控制挡片降低温度，关闭挡片，采集一副低温背景图像的数据x
ij
（t
l
）,其中i代表图像矩阵的水平方向，j代表竖直方向，t
l
代表低温。
32.2、控制挡片升高温度，关闭挡片，采集一副高温背景图像的数据x
ij
（h
l
），其中i代表图像矩阵的水平方向，j代表竖直方向，th代表高温。求得两点校正的斜率变化 kij = (`x(th)
ꢀ‑ꢀ
`x(t
l
))/(x(th)
ꢀ‑ꢀ
x(t
l
))。
33.3、控制挡片温度和环境温度相同，关闭挡片，采集一副常温背景图像的数据b
ij
。
34.4、打开挡片，采集一副常温景物图像x
ij
，经过y
ij
=x
ij
* k
ij
ꢀ‑ꢀbij
所求得的y
ij
即为校正后的数据。
35.在没有tec的情况下，机芯在取k的时候往往只能凭借黑体，非常繁琐，在采用tec的情况下可以更加方便的进行k的采集，同时也能消除机芯温度过高带来的图像效果变差的情况。
36.图4为挡片温度过高时不带tec控温（4a所示）和带有tec控温（4b所示）的成像对比图，是在打完挡片做完非均匀性校正之后对光滑平面的成像效果，由图4可知，挡片温度对图像成像产生了很大的影响。
37.将正常成像情况下不带tec控温和带tec控温的成像对比，得到正常成像下该影响会变小，但仍旧使图像变差，不带tec在成像时会出现黑点。
38.将低质量成像情况下不带tec控温和带tec控温的成像对比，得出不带tec的成像具有较多黑点。
39.如上面所述，带有tec挡片进行温度控制对图像效果具有相当好的效果。
40.以上描述的仅是本实用新型的基本原理和优选实施例，本领域技术人员根据本实用新型做出的改进和替换，属于本实用新型的保护范围。