紅外傳感器一般是有光學係統、探測器、信號調理電路和顯示單元(yuán)等組成。紅外探測器(qì)是紅(hóng)外傳感器的核心。紅外探測器是利用紅外輻射(shè)與物質相互作用所呈(chéng)現的物理效應來探測紅外輻射的。紅外探測器的種類很多,按探測機理(lǐ)的(de)不同,分為熱探(tàn)測器和光子探測(cè)器兩大類(lèi)。
1、熱探測器
熱探測器的工作機理是:利用紅外輻射的熱效應,探測(cè)器(qì)的敏感元件吸收(shōu)輻射能後引起溫度升高,進而使某(mǒu)些有關物理參數(shù)發生相應變化,通過測量物理參數(shù)的變化來確定探測器所吸(xī)收的紅外輻射。
與光子探(tàn)測器相比,熱探測器的探測(cè)率比(bǐ)光子探測器的峰值探測率低,響應時間長。但熱探測器主要優點是(shì)影響波段寬(kuān),響應範圍可擴展到整個紅(hóng)外區域,可以在常溫下工作,使用方便(biàn),應用相當廣(guǎng)泛。
熱探測器主(zhǔ)要有(yǒu)四(sì)類:熱釋電(diàn)型、熱敏電阻型(xíng)、熱電阻型和(hé)氣體型。其中,熱釋電型探測器在熱探(tàn)測器中探測率最高,頻(pín)率最高,頻率響應最寬,所以(yǐ)這種探測器倍受重視,發(fā)揮(huī)咱很快。這裏我們(men)主要介紹熱釋電型探測器(qì)。
熱是典型(xíng)紅外探測器是根據熱釋電效(xiào)應製(zhì)成的,即電石、水晶、酒石酸(suān)鉀鈉、碳酸鋇等晶體(tǐ)受熱產生溫度變化時,期原子排列將發生變化,晶體自然極化,在其兩表麵產生(shēng)電荷的現象稱(chēng)為熱釋電效應。用此效應製成的“鐵電體”,其極化強度(單位麵積上的電荷)與溫度有關。當紅外輻射照射到已經極化(huà)的鐵電體薄片表麵上(shàng)時引起薄片溫度升高,使其極化強度降低,表麵電荷減少,這相當於釋放一部分電荷,所以叫做熱釋電型傳感器。如果將負載電阻與鐵電體薄片相連,則負載電阻上便產生一個電信號輸出。輸出信號的強弱取決於薄片溫度變化(huà)的快慢,從而反應(yīng)出入(rù)射的紅外輻射(shè)的強弱,熱釋電型(xíng)紅外傳感器(qì)的電(diàn)壓響應率正比於入射光輻射率變化的速率。
2、光(guāng)子探測器
光子探測器的工作機理是:利用(yòng)入射光輻射的光子流與探測材料中的電(diàn)子互相作用,從而改變電子的能量狀態,引起(qǐ)各種電學想象,可製成各種不同的光子探測器。光子探測器有內光電和外光電(diàn)探測器兩種,後(hòu)者又分為光電導、光生伏特和光磁電探測器三種。光子探測器的主要特點是靈敏度高,響應速度快,具有較高的響應頻率,但探測波段較窄,僅對長波段有(yǒu)響應,一般需在低溫下(xià)工(gōng)作。