第10章第一节红外传感器.ppt

第十章辐射式传感器,第一节红外辐射传感器,第二节超声波传感器,第三节核辐射传感器,第四节激光探测器,吸顶型红外探测器,有线广角探测器,OWL-1型红外入侵控测器,SA-150S红外入侵探测器,HA-15INF/30INF红外线探测器,远距离无线红外探测器,红外线探测器,一、红外辐射的基本特点,第一节红外辐射传感器,红外线在通过大气层时，有三个波段透过率高，它们是22.6m、35 m和814 m，统称它们为“大气窗口”。这三个波段对红外探测技术特别重要，因此红外探测器一般都工作在这三个波段（大气窗口）之内。,物体在单位面积和单位时间内发射出来的辐射能；,1希尔霍夫定律,该物体对辐射能的吸收系数；,等价于黑体在相同温度下发射的能量，它是常数。,二、红外辐射的基本定律,2斯忒藩 玻尔兹曼定律,E 某物体在温度T时单位面积和单位时间的红外辐射总能量；,斯忒藩 玻尔兹曼常数()；,比辐射率，即物表表辐射本领域黑体辐射本领之比值，黑体的=1；,3维恩位移定律,实验证明，物体峰值辐射波长与物体的自身的绝对温度 T 成反比。,能将红外辐射量变化转换成电量变换的装置称为红外探测器(红外传感器)，红外探测器是根据热电效应和光子效应制成的。前者为热敏探测器，后者为光子探测器。,三、红外探测器(传感器),r 响应率(V/W)；输出电压(V)；P 红外辐射功率(W)。,1红外探测器的基本参数,(1)响应率,(2)响应波长范围,对应响应峰值，对应为截止波长。,设入射辐射的功率为P，测得的输出电压为U0，然后除去辐射源，测得探测器的噪声电压为UN，则按比例计算，要使U0UN的辐射功率为,(3)噪声等效功率(NEP),若投射到探测器上的红外辐射功率所产生的输出电压正好等于探测器本身的噪声电压，这个辐射功率就叫做噪声等效功率(NEP)。噪声等效功率是一个可测量的量。,(4)探测率,经过分析，发现NEP与检测元件的面积S和放大器带宽f 乘积的平方根成正比，比例系数的倒数称为探测率D*。,(5)响应时间,红外探测器的响应时间就是加入或去掉辐射源的响应速度响应时间，而且加入或去掉辐射源的响应速度响应时间相等。红外探测器的响应时间是比较短的。,红外探测器一般由光学系统、敏感元件、前置放大器和信号调制器组成。光学系统是红外探测器的重要组成部分。根据光学系统的结构分为反射式光学系统的红外探测器和透射式光学系统的红外探测器两种。,2红外探测器的一般组成,1-浸没透镜,2-敏感元件,3-前置放大器,4-聚乙烯薄膜,5-次反射镜,6-主反射镜,1-光管2-保护窗口3-光栅4-透镜5-浸没透镜6敏感元件7-前置放大器,透射式红外探测器的部件用红外光学材料做成，不同的红外光波长应选用不同的光学材料。例如，在测量700以上的高温时(波长多为7503000nm范围内近红外光)，一般用光学玻璃和石英等材料作透镜材料；测量100700 范围的温度时(多为35m的中红外光)，多用氟化镁、氧化镁等热敏材料；测量100 以下的温度(波长为514m的中远红外光)，多采用锗、硅、硫化锌等热做材料。除近红外光外，获取透射红外光的光学材料一般比较困难，反射式光学系统可避免这一困难。,四、红外辐射传感器的应用举例,1.热释电型探测器,2.红外测温仪,