一、选题背景和意义：微波光电探测器的性能与温度的稳定性有着较大的关系，尤其是在环境温度变化范围较大时，其光电探测性能会被严重影响。因此对光电探测器的温度的控制显得尤为重要。不仅是在光电探测器中，温度是生活及生产中都最基本的物理量，它表征的是物体的冷热程度。自然界中任何物理、化学过程都紧密地与温度相联系。在很多的生产活动中温度都测量和控制都直接与安全生产、提高生产效率、保证产品质量、节约能源等重大技术指标相联系。温度控制广泛应用于生产的各个领域，如家电、材料、电子电力等。温度控制的精度以及不同控制对象的控制方法选择都起着至关重要的作用。运用反馈控制理论来设计光电探测器的温度稳定控制器是这次的设计中的关键。温度控制技术按照控制目标的不同可分为两类：动态温度跟踪与恒值温度控制。动态温度跟踪实现的控制目标是使被控对象的温度值按预先设定好的曲线进行变化。恒值温度控制的目的是使被控对象的温度恒定在某一数值上，且要求其波动幅度不能超过某一给定值。
在光电探测器中的温度控制器就是对探测器进行恒值温度控制。光电探测器的温度稳定控制器可以使探测器工作在不同的环境中时都保持着稳定的光电探测性能，使光电探测器在更多领域可以被应用。通过温度的精确稳定控制，光电探测器可以在更复杂多变的环境中工作。所以温度控制对于光电探测器的应用与发展非常重要。
二、课题关键问题及难点：在设计光电传感器的温度稳定控制器时，我们需要温度输入模块、温度信息处理（算法）模块和温度控制（输出）模块。
首先我们要对选择合适的温度传感器。温度传感器有很多种，包括热敏电阻、热电偶、铂热电阻等等。要选择哪一种需要多方面综合考虑以满足在环境温度-20摄氏度到40摄氏度变化时，波动不超过1摄氏度。传感器的种类、结构和大小都需要考虑。在选择了温度传感器之后还需要设计测量电路完成模数转换。
然后我们还需要设计温度控制中心模块，将得到的温度信息进行处理然后向效应器发出指令。在温控中心模块中我们要根据要求选用合适的芯片，还要设计好符合要求的算法。该模块的设计是温控系统能实现高精度大动态范围可调温的前提，是一个难点。
最后，在控制中心向效应器发送指令时我们要完成数模转换，将数字量转换为模拟量应用于电路。最后的温度控制模块需要根据指令来产生热量或者降温。所以温度控制模块我们需要一种既能产热又能制冷的效应器。考虑选择半导体制冷器TEC来作为温控效应器。TEC对温度精准控制需要合理地设计电路与算法，是设计的一个难点。
三、文献综述（或调研报告）：光电传感器的工作性能与温度有很大的关系，只有保持稳定的温度才能使光电传感器保持精确的测量范围。不只是在光电传感器当中，在很多的系统当中温度控制都是非常关键的技术环节。王晛等人在《基于模糊PID控制的InGaAs光电探测器的温控系统》当中通过使用参数自整定的模糊PID控制算法，以脉宽调制的方式驱动半导体制冷器工作，实现了对光电探测器的高精度温度控制。实验的结果中的温度控制系统可以达到0.02摄氏度之内的高精度控制。试验中使用的测温电路利用同向放大器对信号进行采集和放大。为了使系统的控制范围更大，传统的PID调节不能满足要求，因此系统采取了模糊控制与PID相结合的复合控制策略。自整定模糊PID控制器由参数可调节的PID控制器和模糊控制器构成。在系统中，他们建立了模糊规则表。运用了马丹尼法进行模糊推理。系统的主程序采用模块化设计。包括了初始化程序，模糊PID控制程序，PWM调节程序，温度显示程序和中断服务程序等。该设计以MSP430F149单片机为控制核心，以负温度系数热敏电阻采集温度，运用模糊PID算法进行闭环控制，输出PWM波驱动DRV592控制TEC工作。温控系统设计结构简单，可靠性好，功耗低，效果精确。
Trevor Hocksun Kwan等人在《Complete implementation of the combined TEG-TEC temperature control and energy harvesting system》当中设计了TEG与TEC混合使用的温度控制系统。在半导体制热器与半导体制冷器结合的系统当中，TEG模式用于能量收集，TEC模式用于温度控制。这项研究对TEG-TEC控制技术进行了改进。确保了TEG输出功率能够真正返回到原始电源。在TEG功率电路中采用了两个级联升压变换器，一个用来实现最大功率点跟踪，另一个提供了额外的恒压增益从而提高了电路的兼容性。为了演示，实验采用了两种控制算法，分别是基本嵌套IF循环和模糊逻辑控制器。最后的结果表明TEG模式只能在一定的范围内使用。在实验中，TE设备经过设计有了独特的布局。其中包括了多个热电模板，一边夹着一套电热板，另一边是一套液体冷却热交换器。这里电热器来模拟生成电池的热量，通过改变直流电源的工作电压之后监测输出功率。液体冷却热转换器用来给TE设备提供冷却。最后的实验结果表明，TEG-TEC联合温度控制和能量采集是可以实现的。系统通过TEG模式获取能量，在收集能量的同时系统支持TEC模式。TEG电源电路的效率高达58.7%,在两种算法当中模糊逻辑算法达到稳态更快，震荡更少。这套系统相比于普通的温度控制系统的优点非常明显：因为TEG能量采集模式的存在使系统功耗更低。
苏峻等人在《热敏电阻特性及温度控制实验仪的设计》中设计了一种通过连接单臂电桥及控制电路，测量热敏电阻温度特性和演示温度控制器控制过程的实验仪器。仪器利用钨灯作加热源，通过灯泡的亮灭周期性变化直观地观察电桥的动态平衡状态和温度控制电路的控制过程。在实验中我们对热敏电阻的特性有了更加深入的认识。最后得到了NTC热敏电阻值R关于温度的特性。为设计控制电路提供了重要的实验方法。
四、方案（设计方案、或研究方案、研制方案）论证：本设计采用半导体制冷器TEC作为温度控制效应器，运用模糊PID算法来实现温度稳定控制系统。
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