一文讀懂熱釋電紅外探測器原理
發布時間：2019-11-26 責任編輯：lina
【導讀】reshidianhongwaitanceqijianchengreshidiantanceqi，shijinshinianlaizairetancelingyudedaozhongyaofazhandeyizhongxinxingretanceqi。jubaodaozhezhongtanceqikeyiguangfandiyongyufushewenduceliang、紅外光譜測量等領域。
reshidianhongwaitanceqijianchengreshidiantanceqi，shijinshinianlaizairetancelingyudedaozhongyaofazhandeyizhongxinxingretanceqi。jubaodaozhezhongtanceqikeyiguangfandiyongyufushewenduceliang、紅外光譜測量等領域。
紅外線的輻射波長約 0.77～1000pm，紅外輻射的不同波段有不同的應用。從軍事上的紅外線製導導彈、紅外成像夜視儀，到包含高新尖端技術的紅外氣象衛星，從工業上普遍應用的紅外光電計數器、紅外測溫儀、紅外氣體分析儀，到民用的波動式紅外防盜報警器、人體紅外自動照明開關等，紅外傳感技術已在空間、工農業、民用等各個領域得到廣泛應用。reshidianhongwaitanceqijianchengreshidiantanceqi，shijinshinianlaizairetancelingyudedaozhongyaofazhandeyizhongxinxingretanceqi。jubaodaozhezhongtanceqikeyiguangfandiyongyufushewenduceliang、紅外光譜測量、激光參數測量、非接觸式溫度測量、T 業過程自動監控、安全警戒、紅(hong)外(wai)攝(she)像(xiang)與(yu)空(kong)間(jian)技(ji)術(shu)等(deng)方(fang)麵(mian)。我(wo)國(guo)在(zai)這(zhe)方(fang)麵(mian)的(de)研(yan)究(jiu)，雖(sui)然(ran)起(qi)步(bu)晚(wan)些(xie)，但(dan)近(jin)年(nian)來(lai)也(ye)有(you)重(zhong)要(yao)研(yan)究(jiu)成(cheng)果(guo)報(bao)道(dao)，這(zhe)種(zhong)探(tan)測(ce)器(qi)和(he)以(yi)往(wang)常(chang)用(yong)的(de)測(ce)輻(fu)射(she)熱(re)計(ji)、溫差熱電堆等熱探測器比較，具有以下特點：
頻率特性好。其他熱探測器都是在熱平衡後輸出最大，工作時輻照時間必須大於熱平衡的時間常數（一般為數 ms 至數十 ms）。而熱釋電探測器，是在非熱平衡狀態下工作的，熱平衡時反而沒有輸出，因此工作時輻照時間必須小於熱平衡時間常數（一般為 0.1～1s）。也就是說它的工作速度不受熱平衡的限製，其頻率的上限主要取決於其等效電容和後續電路。
而在室溫下工作，不需製冷即能獲得很高的靈敏度，可與低溫下高靈敏度的測輻射熱計相媲美。
輸出阻抗是純電容性的，直流阻抗極高。
體積小、重量輕、堅固。
因此，熱釋電探測器是一種很理想的紅外輻射探測器，在熱探測領域中占有十分重要的位置。
1. 測量原理
hongwaicewenyidecewenyuanlishiheitifushedinglv。zhongsuozhouzhi，ziranjiezhongyiqiegaoyujueduilingdudewutidouzaibutingxiangwaifushenengliang，wutixiangwaifushenengliangdedaxiaojiqibochangdefenbuyutadebiaomianwenduyouzheshifenmiqiedelianxi，wutidewenduyuegao，suofachudehongwaifushenengliyueqiang。heitichuyuwendu T 時，在波長為λ處的單色輻射出度由普朗克公式確定。
熱釋電紅外傳感器由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，元件兩個表麵做成電極，當傳感器監測範圍內溫度有 T 的變化時，熱釋電效應會在兩個電極上產生電荷，即在兩電極之間產生微弱電壓 V。熱re釋shi電dian探tan測ce器qi檢jian測ce到dao變bian化hua的de溫wen度du，經jing光guang電dian轉zhuan換huan後hou，變bian成cheng一yi個ge交jiao流liu電dian壓ya信xin號hao供gong信xin號hao處chu理li電dian路lu進jin行xing處chu理li。可ke由you普pu朗lang克ke公gong式shi推tui導dao出chu輻fu射she體ti溫wen度du的de公gong式shi：
其中，T1 為測目標的溫度；T2 為環境溫度；ε1 為被測目標輻射率；ε2 為環境的輻射率；σ為斯忒藩 - 玻耳茲曼常數，且σ=5.6703×10-8W·m-2·K-4；K 為表示探測器的靈敏度，且有
K=R·α·ε·σ1R
其中，R 表示揮測器的靈敏度；ε為輻射體的輻射率，定標時一般取 1；α為與大氣衰減距離有關的常數。
2. 測溫係統整體設計
紅外測溫儀的係統主要由光學係統、光電轉換、信號處理、顯示輸出等部分組成。光學係統完成視場大小的確定，熱釋電探測器用將聚焦在探測器上的紅外能量轉換成電信號，經過放大、濾波後進行模／數轉換，並送至單片機進行信號處理，液晶顯示單元顯示出被測目標的溫度值。
3. 信號處理電路設計
當dang光guang信xin號hao經jing過guo熱re釋shi電dian傳chuan感gan器qi後hou，就jiu變bian為wei交jiao變bian的de脈mai衝chong信xin號hao，熱re釋shi電dian傳chuan感gan器qi接jie收shou到dao的de人ren體ti輻fu射she信xin號hao很hen微wei弱ruo，隻zhi有you微wei伏fu或huo納na微wei伏fu數shu量liang級ji，故gu需xu要yao放fang大da後hou才cai能neng進jin行xing信xin號hao處chu理li。
本ben係xi統tong把ba信xin號hao的de放fang大da電dian路lu分fen為wei前qian置zhi放fang大da電dian路lu和he後hou級ji放fang大da電dian路lu進jin行xing處chu理li。前qian置zhi放fang大da器qi必bi須xu是shi高gao增zeng益yi和he低di噪zao聲sheng的de，高gao增zeng益yi是shi用yong來lai把ba微wei弱ruo信xin號hao放fang大da到dao一yi定ding電dian平ping，以yi便bian進jin一yi步bu再zai作zuo處chu理li，低di噪zao聲sheng是shi為wei了le保bao持chi盡jin可ke能neng高gao的de信xin噪zao比bi。
放大電路采用低失調精密運算放大芯片 LM358，其內部包括有兩個獨立的、高增益、內部頻率補償的雙運算放大器，適合於電源電壓範圍很寬的單電源使用，也適用於雙電源工作模式。係統的信號放大電路如圖 1 所示。
集成運放 LM358 特點是低失調、低噪聲、低漂移，廣泛用於精密儀器放大器、傳感放大器等場合。紅外傳感信號由 LM358 的引腳 3 端口進入放大電路，電容 C1 用於濾除信號中的直流信號，電路可調電位器 Rv1 用來對傳感器輸出信號的增益進行調節。引腳端口將放大後的紅外傳感信號送往信號采集電路單元進行模／數轉換。
特別推薦
- 噪聲中提取真值！瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行！氮矽科技發布集成驅動GaN芯片，助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%！力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電！聖邦微電子發布雙輸出電源芯片，簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端：金升陽推出1200W可編程電源，賦能高端裝備製造
技術文章更多>>
- 算力爆發遇上電源革新，大聯大世平集團攜手晶豐明源線上研討會解鎖應用落地
- 築基AI4S：摩爾線程全功能GPU加速中國生命科學自主生態
- 一秒檢測，成本降至萬分之一，光引科技把幾十萬的台式光譜儀“搬”到了手腕上
- AI服務器電源機櫃Power Rack HVDC MW級測試方案
- 突破工藝邊界，奎芯科技LPDDR5X IP矽驗證通過，速率達9600Mbps
技術白皮書下載更多>>
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
微波功率管
微波開關
微波連接器
微波器件
微波三極管
微波振蕩器
微電機
微調電容
微動開關
微蜂窩
位置傳感器
溫度保險絲
溫度傳感器
溫控開關
溫控可控矽
聞泰
穩壓電源
穩壓二極管
穩壓管
無焊端子
無線充電
無線監控
無源濾波器
五金工具
物聯網
顯示模塊
顯微鏡結構
線圈
線繞電位器
線繞電阻
