電極108和第二調(diào)制電極109之間的壓差，再根據(jù)不同的seebeck系數(shù)可以得到紅外線吸收層113的溫度信息。
[0027]以下介紹本發(fā)明實施例的石墨烯熱電堆器件的信號讀出方法。
[0028]請參考圖1，本發(fā)明的石墨烯熱電堆器件的信號讀出方法包括以下步驟:
[0029]S1:對第一調(diào)制電極108和第二調(diào)制電極109分別施加互為反相的第一控制信號和第二控制信號。其中，第一控制信號和第二控制信號組合用于調(diào)制石墨烯層107的Seebeck系數(shù)以消除Ι/f噪聲。
[0030]具體地，Seebeck效應，將半導體加熱，熱端載流子向冷端擴散。紅外線吸收層113吸收熱量會導致靠近紅外線吸收層113的石墨烯層107中的載流子向遠離紅外線吸收層113方向移動，即向第一調(diào)制電極108和第二調(diào)制電極109方向移動。對于P型半導體，空穴擴散，seebeck系數(shù)大于O ;對于η型半導體，電子擴散，seebeck系數(shù)小于O。將石墨稀偏置在負偏壓，可以表現(xiàn)出P型半導體特性，seebeck系數(shù)大于O ；偏置在正電壓，可以表現(xiàn)出η型半導體特性，seebeck系數(shù)小于O。故在兩端加上正負相反并且周期交替的電壓可使測試端產(chǎn)生正負交替的壓差(即為高頻信號，可消除Ι/f噪聲)。
[0031]S2:通過獲取第一電壓引出端110的第一電壓值和獲取第二電壓引出端111的第二電壓值得到熱源的溫度信息。
[0032]具體地，通過第一電壓值和第二電壓值通過計算可以得到紅外線吸收層113的溫度信息。
[0033]在本發(fā)明的一個實施例中，第一控制信號和第二控制信號均為周期性的脈沖控制信號，且在每個周期內(nèi)第一控制信號與第二控制信號時刻保持反相。通過不同強度的第一控制信號和第二控制信號組合判斷紅外線吸收層113的溫度更加準確。
[0034]在本發(fā)明的一個實施例中，第一控制信號或第二控制信號在一個周期內(nèi)包括正相控制信號和負相控制信號。通過不同相位方向的第一控制信號和第二控制信號組合判斷紅外線吸收層113的溫度更加準確。
[0035]以下介紹本發(fā)明實施例的石墨烯熱電堆器件的信號讀出系統(tǒng)。
[0036]請再次參考圖2，本發(fā)明實施例的石墨烯熱電堆器件的信號讀出系統(tǒng)包括第一控制信號輸出裝置201、第二控制信號輸出裝置202、第一電壓信號讀取裝置、第二電壓信號讀取裝置和溫度計算裝置203。
[0037]具體地，第一控制信號輸出裝置201用于輸出第一控制信號，第二控制信號輸出裝置用于輸出第二控制信號，同一時刻的第一控制信號和第二控制信號的相位相反。通過第一控制信號和第二控制信號調(diào)制石墨烯層107的Seebeck系數(shù)以消除Ι/f噪聲。將第一電壓信號讀取裝置讀取的第一電壓信號，以及第二電壓信號讀取裝置讀取的第二電壓信號傳遞給溫度計算裝置203，由溫度計算裝置203根據(jù)第一電壓信號和第二電壓信號計算紅外線吸收層113的溫度信息。
[0038]在本發(fā)明的一個實施例中，第一控制信號和第二控制信號均為周期性的脈沖控制信號，且在每個周期內(nèi)第一控制信號與第二控制信號時刻保持反相。通過不同強度的第一控制信號和第二控制信號組合判斷紅外線吸收層113的溫度更加準確。
[0039]在本發(fā)明的一個實施例中，第一控制信號或第二控制信號在一個周期內(nèi)包括正相控制信號和負相控制信號。通過不同相位方向的第一控制信號和第二控制信號組合判斷紅外線吸收層113的溫度更加準確。
[0040]另外，本發(fā)明實施例的石墨烯熱電堆器件的信號讀出方法和讀出系統(tǒng)的其它構(gòu)成以及作用對于本領域的技術人員而言都是已知的，為了減少冗余，不做贅述。
[0041]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0042]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解:在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權利要求及其等同限定。
【主權項】
1.一種石墨烯熱電堆器件的信號讀出方法，其特征在于，所述石墨烯熱電堆器件設置有熱源、第一調(diào)制電極和第二調(diào)制電極，所述石墨烯熱電堆器件還設置有第一電壓引出端和第二電壓引出端，所述第一調(diào)制電極、所述第二調(diào)制電極、所述第一電壓引出端和所述第二電壓引出端均與石墨烯層相連;所述方法包括以下步驟: 對所述第一調(diào)制電極和所述第二調(diào)制電極分別施加互為反相的第一控制信號和第二控制信號，其中，所述第一控制信號和所述第二控制信號組合用于調(diào)制所述石墨烯層的Seebeck系數(shù)以消除Ι/f噪聲； 通過獲取所述第一電壓引出端的第一電壓值和獲取所述第二電壓引出端的第二電壓值得到所述熱源的溫度信息。2.根據(jù)權利要求1所述的石墨烯熱電堆器件的信號讀出方法，其特征在于，所述第一控制信號和所述第二控制信號均為周期性的矩形脈沖控制信號，且在每個周期內(nèi)所述第一控制信號與所述第二控制信號時刻保持反相。3.根據(jù)權利要求2所述的石墨烯熱電堆器件的信號讀出方法，其特征在于，所述第一控制信號或所述第二控制信號在一個周期內(nèi)包括正控制信號和負控制信號。4.一種石墨烯熱電堆器件的信號讀出系統(tǒng)，其特征在于，所述石墨烯熱電堆器件設置有熱源、第一調(diào)制電極和第二調(diào)制電極，所述石墨烯熱電堆器件還設置有第一電壓引出端和第二電壓引出端，所述第一調(diào)制電極、所述第二調(diào)制電極、所述第一電壓引出端和所述第二電壓引出端均與石墨烯層相連;所述系統(tǒng)包括: 第一控制信號輸出裝置，與所述第一調(diào)制電極相連，用于對所述第一電極施加第一控制信號； 第二控制信號輸出裝置，與所述第二調(diào)制電極相連，用于對所述第二電極施加第二控制信號； 第一電壓信號讀取裝置，與所述第一電壓引出端相連，用于讀取所述第一電壓引出端的第一電壓信號，并根據(jù)所述第一電壓信號得到相應的第一電壓值； 第二電壓信號讀取裝置，與所述第二電壓引出端相連，用于讀取所述第二電壓引出端的第二電壓信號，并根據(jù)所述第二電壓信號得到相應的第二電壓值;以及 溫度計算裝置，與所述第一電壓信號讀取裝置和第二電壓信號讀取裝置相連，用于通過所述第一電壓值和所述第二電壓值得到所述熱源的溫度信息； 其中，所述第一控制信號和所述第二控制信號互為反相，所述第一控制信號和所述第二控制信號組合用于調(diào)制所述石墨烯層的Seebeck系數(shù)以消除Ι/f噪聲。5.根據(jù)權利要求4所述的石墨烯熱電堆器件的信號讀出系統(tǒng)，其特征在于，所述第一控制信號和所述第二控制信號均為周期性的矩形脈沖控制信號，且在每個周期內(nèi)所述第一控制信號與所述第二控制信號時刻保持反相。6.根據(jù)權利要求5所述的石墨烯熱電堆器件的信號讀出系統(tǒng)，其特征在于，所述第一控制信號或所述第二控制信號在一個周期內(nèi)包括正控制信號和負控制信號。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種石墨烯熱電堆器件的信號讀出方法和讀出系統(tǒng)，方法包括對第一、第二調(diào)制電極分別施加互為反相的第一、第二控制信號，其中，第一、第二控制信號組合用于調(diào)制石墨烯層的Seebeck系數(shù)以消除1/f噪聲；通過獲取第一電壓引出端的第一電壓值和獲取第二電壓引出端的第二電壓值得到熱源的溫度信息。本發(fā)明具有如下優(yōu)點：用相互反相的控制信號直接調(diào)制石墨烯層的Seebeck系數(shù)，使石墨烯熱電堆的輸出由傳統(tǒng)的直流或低頻信號改為高頻交流信號，從而取消了傳統(tǒng)熱電堆放大器電路前端的斬波部分，不僅簡化了信號處理電路，還消除了斬波開關引入的1/f噪聲，極大地降低了石墨烯熱電堆傳感器系統(tǒng)的噪聲。
【IPC分類】G01J5/14
【公開號】CN105571727
【申請?zhí)枴緾N201510938308
【發(fā)明人】盧琪, 伍曉明, 吳華強, 錢鶴, 張進宇, 余志平
【申請人】清華大學
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月15日