紅外傳感器原理

紅外探測(cè)器

這是紅外系統(tǒng)的核心。它是利用紅外輻射與物質(zhì)相互作用所呈現(xiàn)出來的物理效應(yīng)探測(cè)紅外輻射的傳感器，多數(shù)情況下是利用這種相互作用所呈現(xiàn)出的電學(xué)效應(yīng)。此類探測(cè)器可分為光子探測(cè)器和熱敏感探測(cè)器兩大類型。

探測(cè)器制冷器

由于某些探測(cè)器必須要在高溫下工作，所以相應(yīng)的系統(tǒng)必須有制冷設(shè)備。經(jīng)過制冷，設(shè)備可以縮短響應(yīng)時(shí)間，提高探測(cè)靈敏度。

信號(hào)處理系統(tǒng)

將探測(cè)的信號(hào)進(jìn)行放大、濾波，并從這些信號(hào)中提取出信息。然后將此類信息轉(zhuǎn)化成為所需要的格式，后輸送到控制設(shè)備或者顯示器中。

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紅外線傳感器

在熱釋電型傳感器中，以前都是使用一元的傳感器，由于一元傳感器受雜散光等因素的影響比較大，應(yīng)用效果比較差。所以，現(xiàn)在普遍使用雙元傳感單元，這種傳感器有如下優(yōu)點(diǎn)： 　　

1.具有靈敏度高的特點(diǎn)。 　　

2.兩個(gè)單元器件反向連接。因此，同時(shí)輸入的紅外線會(huì)相互抵消，沒有輸出。由此增加了對(duì)外部雜散光、環(huán)境溫度變化以及外部震動(dòng)影響的穩(wěn)定性。

根據(jù)能量轉(zhuǎn)換方式的不同，紅外線傳感器又可分為光子式和熱釋電式兩種。 

光子式紅外傳感器是利用紅外輻射的光子效應(yīng)而進(jìn)行工作的傳感器。所謂光子效應(yīng)，是指當(dāng)有紅外線入射到某些半導(dǎo)體材料上時(shí)，紅外輻射中的光子流與半導(dǎo)體材料中的電子相互作用，改變了電子的能量狀態(tài)，從而引起各種電學(xué)現(xiàn)象。

通過測(cè)量半導(dǎo)體材料中電子性質(zhì)的變化，就可以知道相應(yīng)紅外輻射的強(qiáng)弱。光子探測(cè)器類型主要有內(nèi)光電探測(cè)器、外光電探測(cè)器、自由載流子式探測(cè)器、QWIP量子阱式探測(cè)器等。

光子探測(cè)器的主要特點(diǎn)是靈敏度高、響應(yīng)速度快，具有較高的響應(yīng)頻率，但缺點(diǎn)是探測(cè)波段較窄，一般工作于低溫（為保持高靈敏度，常采用液氮或溫差電制冷等方式，將光子探測(cè)器冷卻至較低的工作溫度）。

紅外傳感器可以是主動(dòng)或被動(dòng)的，它們可以分為兩種主要類型：

熱紅外傳感器 - 使用紅外線能量作為熱量。它們的光敏性與檢測(cè)到的波長(zhǎng)無關(guān)。熱探測(cè)器不需要冷卻，但響應(yīng)時(shí)間慢，檢測(cè)能力低。在此處閱讀有關(guān)熱紅外傳感器的更多信息。而且制成的兩個(gè)電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對(duì)兩個(gè)熱釋電元幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋電效應(yīng)相互抵消，于是探測(cè)器無信號(hào)輸出。量子紅外傳感器 - 提供更高的檢測(cè)性能和更快的響應(yīng)速度。它們的光敏性取決于波長(zhǎng)。必須冷卻量子探測(cè)器以獲得精l確的測(cè)量。