《傳感技術(shù)第四章》ppt課件-文庫(kù)吧
2025-04-21 00:42 本頁(yè)面
【正文】 測(cè)量準(zhǔn)確度可達(dá)到 ℃ 以內(nèi)，甚至更??； 紅外溫度傳感器 ⑤ 測(cè)溫范圍廣。 可測(cè)攝氏零下幾十度到零上幾千度的溫度范圍； ⑥ 應(yīng)用范圍廣。 各種工業(yè)窯爐、熱處理爐溫度測(cè)量、感應(yīng)加熱過(guò)程中的溫度測(cè)量，尤其是鋼鐵工業(yè)中的高速線材、無(wú)縫鋼管軋制，有色金屬連鑄、熱軋等過(guò)程的溫度測(cè)量等；軍事方面的應(yīng)用如各種運(yùn)載工具發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部溫度測(cè)量、導(dǎo)彈紅外（測(cè)溫）制導(dǎo)、夜視儀等；在一般社會(huì)生活方面如快速非接觸人體溫度測(cè)量，防火監(jiān)測(cè)等等。 紅外溫度傳感器 （ 3） 紅外測(cè)溫原理 紅外測(cè)溫有幾種方法，這里只介紹全輻射測(cè)溫。全輻射測(cè)溫是測(cè)量物體所輻射出來(lái)的全波段輻射能量來(lái)決定物體的溫度。它是斯蒂芬 — 玻爾茲曼定律的應(yīng)用，定律表達(dá)式為 紅外溫度傳感器 4WT???式中 W—— 物體單位面積所發(fā)射的輻射功率； ε—— 物體表面的法向比輻射率； σ—— 斯蒂芬 — 玻爾茲曼常數(shù)； T—— 物體的絕對(duì)溫度 (K)。 紅外溫度傳感器 紅外溫度傳感器 紅外測(cè)溫傳感器工作原理 紅外測(cè)溫傳感器工作原理 紅外測(cè)溫傳感器主要由光學(xué)系統(tǒng)、調(diào)制器、紅外敏感器件、放大器和顯示系統(tǒng)組成。微電機(jī)驅(qū)動(dòng)調(diào)制盤使入射光的輻射功率按一定規(guī)律變化，把紅外輻射調(diào)制成交變輻射，得到易于處理的交流信號(hào)輸出。 紅外溫度傳感器 按探測(cè)機(jī)理的不同，紅外探測(cè)器分為 熱探測(cè)器 和 光子探測(cè)器 。 (1)熱探測(cè)器 — 熱探測(cè)器吸收紅外輻射后，先引起溫度升高。然后由于溫度升高，伴隨著發(fā)生某種物理性質(zhì)的變化。如溫度升高，體積膨脹等。測(cè)量這些物理性質(zhì)的變化就可以確定被吸收的紅外輻射的能量或者功率。常用的物理變化有下列四種，利用其中一種就可以制出一類紅外探測(cè)器。 紅外探測(cè)器 (a)溫差電現(xiàn)象 把兩種不同的金屬絲或者半導(dǎo)體細(xì)線連接成一個(gè)封閉環(huán)。當(dāng)一個(gè)接頭吸收紅外輻射，導(dǎo)致它的溫度比另一個(gè)接頭高時(shí)，環(huán)內(nèi)就產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。從電動(dòng)勢(shì)的大小可以測(cè)定接頭所吸收的紅外輻射功率。 利用溫差電現(xiàn)象制成的紅外探測(cè)器，叫做熱電偶。若干個(gè)熱電偶串聯(lián)在一起，就成為熱電堆。 紅外探測(cè)器 (b)金屬或半導(dǎo)體電阻的變化 當(dāng)吸收紅外輻射溫度升高時(shí)，金屬的電阻會(huì)增加，半導(dǎo)體的電阻反而減小。從它們電阻的變化可以測(cè)定被吸收的紅外輻射功率。利用電阻變化制成的紅外探測(cè)器，叫做電阻測(cè)輻射熱計(jì)。 (c)氣體壓強(qiáng)的變化 當(dāng)吸收紅外輻射溫度升高時(shí)，氣體在體積一定的條件下，壓強(qiáng)增加。從壓強(qiáng)的增加可以測(cè)定被吸收的紅外輻射功率。這樣的紅外探測(cè)器，叫做氣體探測(cè)器。 紅外探測(cè)器 (d)熱釋電現(xiàn)象 (簡(jiǎn)稱熱電現(xiàn)象 ) 有些晶體，如硫酸三甘酞 (TGS)、鈮酸鍶鋇 (SBN)等．當(dāng)受到紅外輻射照射后溫度升高時(shí)，在某個(gè)晶體方向上能夠產(chǎn)生電壓。由此，就能測(cè)量出紅外輻射功率。 紅外探測(cè)器 (2)光子探測(cè)器 — 光子探測(cè)器吸收光子后，本身發(fā)生電子狀態(tài)的改變，從而引起幾種電學(xué)現(xiàn)象，它們統(tǒng)稱為光子效應(yīng)。從光子效應(yīng)的大小可以測(cè)定被吸收的光子數(shù)。利用光子效應(yīng)制成的紅外探測(cè)器統(tǒng)稱為光子探 測(cè) 器。常用的光子效應(yīng)有下列四種。 紅外探測(cè)器 (a)光電子發(fā)射 (光電效應(yīng) ) 光照射在某些金屬氧化物表面、半導(dǎo)體表面或金屬表面上時(shí)，如果光子能量足夠大，就能夠使表面發(fā)射出電子。這一現(xiàn)象叫做光電子發(fā)射，又叫做光電效應(yīng)。利用光電效應(yīng)制成的可見光探測(cè)器和紅外探測(cè)器，統(tǒng)稱為光電子發(fā)射器件 (PE器件 )，其中有光電二極管和光電倍增管。 紅外探測(cè)器 (b)光電導(dǎo) 吸收能量足夠大的光子后，半導(dǎo)體中有些電子和空穴能從原來(lái)不導(dǎo)電的束縛狀態(tài)轉(zhuǎn)變到能導(dǎo)電的自由狀態(tài)，從而使半導(dǎo)體的電導(dǎo)增加。這種現(xiàn)象叫微光電導(dǎo)。利用半導(dǎo)體光電導(dǎo)制成的紅外探測(cè)器品種最多，應(yīng)用最廣，統(tǒng)稱為光電導(dǎo)探測(cè)器 (PC器件 )。 紅外探測(cè)器 (c)光生伏特效應(yīng) 半導(dǎo)體的 pn結(jié) (或 pin結(jié)，或金屬與半導(dǎo)體接觸區(qū) )及其附近，在吸收能量足夠大的光子后，能釋放出少數(shù)載流子 (自由電子和空穴 )。它們?cè)诮Y(jié)區(qū)域以外時(shí)，靠擴(kuò)散進(jìn)入結(jié)區(qū)域。在結(jié)區(qū)域中則受到結(jié)內(nèi)靜電場(chǎng)的作用，電子漂移到 n區(qū)，空穴漂移到 p區(qū)。如果 pn結(jié)短路，就產(chǎn)生反向電流。如果 p區(qū)
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