高敏检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型属于溫控技术领域，特别设及一种高敏检测系统。
【背景技术】
[0002] 激光是20世纪W来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大实用新型，被 称为"最快的刀""最准的尺""最亮的光"和"奇异的激光"。它的原理早在1916年已被著名的 物理学家爱因斯坦发现，但直到1958年激光才被首次成功制造。激光是在有理论准备和生 产实践迫切需要的背景下应运而生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的发 展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且导致整个一口新兴产业的出现。激 光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段，去获得空前的效益和成果，从而促进 了生产力的发展。
[0003] 激光器按工作物质分为固体激光器，气体激光器，液体激光器，半导体激光器。随 着激光技术和光电子技术的发展，光纤通信在通信领域中的地位越来越重要.在光纤通信 中，一种关键技术是控制半导体激光器的工作。半导体激光器又称为半导体激光二极管，或 简称激光二极管，英文缩写为UKLaser Diode),半导体激光器是一种溫度敏感器件，微小 的溫度变化能使激光器输出波长产生明显的变化。而光纤通信系统要求半导体激光器工作 在恒定的固定波长状态，但如何使得半导体激光器工作在恒定的固定波长状态，是本实用 新型继续解决的技术问题。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型提供一种高敏检测系统，解决了或部分解决了现有技术中的上述技术 问题。
[0005] 依据本实用新型的一个方面，提供了一种高敏检测系统，包括:溫度测量电路，用 于检测半导体激光器工作过程中的溫度信号，并输出用于表征所述溫度信号的电压信号. 其中，所述溫度测量电路至少包括溫度传感器;放大电路，所述放大电路与所述溫度测量电 路连接，W接收所述电压信号并进行放大;溫度补偿控制电路，所述溫度补偿控制电路与所 述放大电路连接，使由所述溫度补偿控制电路接收经所述放大电路放大处理后的所述电压 信号，并使所述溫度补偿控制电路输出的信号趋于稳定;制冷器驱动电路，所述制冷器驱动 电路分别与所述半导体激光器和所述溫度补偿控制电路连接，W控制所述半导体激光器制 冷或制热，使得所述半导体激光器的工作环境溫度恒定。
[0006] 可选的，所述溫度传感器是采用具有负溫度系数的热敏电阻；且所述溫度测量电 路还包括惠斯通电桥电路，W通过所述惠斯通电桥电路来检测所述热敏电阻的阻值变化。
[0007] 可选的，所述制冷器驱动电路包括铜连接器和半导体制冷器;其中，所述铜连接器 将所述半导体激光器和所述半导体制冷器连接在一起，且所述热敏电阻置于所述铜连接器 中。
[000引有益效果：
[0009] 本实用新型提供的高敏检测系统，通过将溫度测量电路用于检测半导体激光器工 作过程中的溫度信号，并输出用于表征所述溫度信号的电压信号;将放大电路与所述溫度 测量电路连接，W接收所述电压信号并进行放大;将溫度补偿控制电路与所述放大电路连 接，使由所述溫度补偿控制电路接收经所述放大电路放大处理后的所述电压信号，并使所 述溫度补偿控制电路输出的信号趋于稳定;将制冷器驱动电路分别与所述半导体激光器和 所述溫度补偿控制电路连接，W控制所述半导体激光器制冷或制热，使得所述半导体激光 器的工作环境溫度恒定，具有结构简单、实用性广的特点。
【附图说明】
[0010] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的 一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据运 些附图获得其他的附图。
[0011] 图1为本实用新型实施例提供的高敏检测系统结构框图；
[0012] 图2为本实用新型实施例提供的用于高敏检测的方法流程示意图；
[0013] 图3为本实用新型实施例提供的用于高敏检测的装置结构框图；
[0014] 图4为本实用新型实施例提供的电路示意图一；
[0015] 图5为本实用新型实施例提供的电路示意图二；
[0016] 图6为本实用新型实施例提供的电路示意图
[0017] 图7为本实用新型实施例提供的电路示意图四；
[0018] 图8为本实用新型实施例提供的电路示意图五；
[0019] 图9为本实用新型实施例提供的制冷器驱动电路中的硬件分布结构示意图。
【具体实施方式】
[0020] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属 于本实用新型保护的范围；其中本实施中所设及的"和/或"关键词，表示和、或两种情况，换 句话说，本实用新型实施例所提及的A和/或B，表示了 A和B、A或B两种情况，描述了 A与B所存 在的=种状态，如A和/或B，表示：只包括A不包括B;只包括B不包括A;包括A与B。
[0021] 同时，本实用新型实施例中，当组件被称为"固定于"另一个组件，它可W直接在另 一个组件上或者也可W存在居中组件。当一个组件被认为是"连接"另一个组件，它可W是 直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是"设置于"另一个 组件，它可W是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本实用新型实施例 中所使用的术语"垂直的"、"水平的"、"左"、"右"W及类似的表述只是为了说明目的，并不 是旨在限制本实用新型。
[0022] 请参阅图1，本实用新型的一个实施例提供了一种高敏检测系统，包括:溫度测量 电路110,放大电路120,溫度补偿控制电路130和制冷器驱动电路140。
[0023] 其中，溫度测量电路110用于检测半导体激光器工作过程中的溫度信号，并输出用 于表征所述溫度信号的电压信号。其中，所述溫度测量110电路至少包括溫度传感器;所述 放大电路120与所述溫度测量电路110连接，W接收所述电压信号并进行放大;所述溫度补 偿控制电路130与所述放大电路120连接，使由所述溫度补偿控制电路110接收经所述放大 电路120放大处理后的所述电压信号，并使所述溫度补偿控制电路130输出的信号趋于稳 定;所述制冷器驱动电路140分别与所述半导体激光器150和所述溫度补偿控制电路130连 接，W控制所述半导体激光器150制冷或制热，使得所述半导体激光器的150工作环境溫度 恒定。
[0024] 具体来说，对于溫度测量电路110而言，溫度测量110电路至少包括溫度传感器。而 在溫度传感器中，热敏电阻的溫度敏感性最高，常用在高精度溫控中。请如图4所示是电阻 电桥电路，它可用来测量电阻的微小变化。由连成四边形的四个电阻组成，其中一个对角接 激励电压源Vb,而另一个对角则接电压检测器，电压检测器测量两个分压电阻中点间的电 压V。在电桥应用中，常常存在多个可变器件作为传感器，下表示出了一个到四个可变器件 的电桥电路。表中线性误差0.5 % / %表示变化元件的变化率为A R/R时，电桥的非线性为 0.5 A R/R，运种非线性不是变化元件引起的，而是电桥自身引起的。通常情况下，变化元件 也有非线性，总的非线性是两种非线性的叠加。
[0025]
[0026] 在本实用新型实施例中，由于在设计电路中，热敏电阻变化是非常微弱的，必须用 专口的电路来测量运种微弱的变化。因此，请参阅图5,本实用新型实施例选用惠斯通电桥 电路来检测热敏电阻阻值变化，使电阻值的线性变化转化为电压差的线性变化。作为优选， 本实用新型实施例提供的惠斯通电桥电路由高精密电阻Rs、R6、R7和热敏电阻Rth,电位器 Rset连成四边形，称为电桥的四个臂。四边形的一个对角线输出，称为"桥"；四边形的另一 对角线接上电源，称为电桥的"电源对角线"。通过设定Rset的阻值大小来设定系统的工作 溫度。当热敏电阻检测溫度和设定溫度大小相等时，AV = O;当系统溫度改变时，使得电桥 平衡被打破，输出AV辛0。电路将运种不平衡输入到后面的电路中进行溫度调控。需要说明 的是，在本实用新型实施例中，惠斯通电桥电路设计，发挥了电桥比较差值的特点，通过差 值比较的方法，一定程度上提高了热敏电阻测量精度。其中电桥使用高精度电阻，可达到最 大精度的技术效果。
[0027]正如上述所述，作为优选，本实用新型实施例中所述溫度传感器是采用具有负溫 度系数的热敏电阻；且所述溫度测量电路还包括惠斯通电桥电路，W通过所述惠斯通电桥 电路来检测所述热敏电阻的阻值变化。需要说明的是，采用具有负溫度系数的热敏电阻的 溫度传感器也仅是本实用新型实施例中的一种实施方式，并非局限。
[00%]进一步地，对于放大电路120而言，请参阅图6所示的传统的简单运放电路。此电路 形式简单，能够实现单电源工作，但性能不佳。运放的输入偏置电流和反馈电阻化导致电桥 不对称，漂移大同时必须仔细地选择反馈电阻W满足运放的共模抑制比，而且输出是非线 性的，同时请参阅图7。在本实用新型实施例中，放大电路120是由0P07D构成的运放差分放 大电路，由于差分放大电路，具有求差的功能，在数学领域即可作为比较模块。在比较模块 中，电路的作用是差分放大，可W将电桥产生的微弱电压差值表征出来，实现高精度溫度测 量，有了高精度的溫度监测，即可为高精度溫度控制打基础。
[0029] 进一步地，对于溫度补偿控制电路130而言，请参阅图8所示的PID调节器示意图， 具体而言，PID调节器是一种线性调节器，它将给定值r(t)与实际输出值c(t)的偏差的比例 (P)、积分(I)、微分(D)通过线性组合构成控制量，对控制对象进行控制。PID调节器的微分 方程
，式中e(t)=r(t)-c(t);PID调节器的传输函数
，在本实用新型实施例中，PID调节器各校正环节的作用： 比例环节：即时成比例地反应控制系统的偏差信号e(t)，偏差一旦产生，调节器立即产生控 制作用W减小偏差。积分环节:主要用于消除静差，提高系统的无差度。积分作用的强弱取 决于积分时间常数TI ,TI越大，积分作用越弱，反之则越强。微分环节:能反应偏差信号的变 化趋势(变化速率），并能在偏差信号的值变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修 正信