紅外、核輻射第十二章(已修改)
2025-05-12 04:46 本頁面
【正文】 1 紅外傳感器 一 、 紅外輻射 紅外輻射俗稱紅外線 ， 它是一種不可見光 ， 由于是位于可見光中紅色光以外的光線 ， 故稱紅外線 。 它的波長范圍大致在 ～ 1000 μm， 紅外線在電磁波譜中的位置如圖所示 。 工程上又把紅外線所占據(jù)的波段分為四部分 ， 即近紅外 、 中紅外 、 遠紅外和極遠紅外 。 2 注意：這里所說的遠近是指紅外輻射在 注意：這里所說的遠近是指紅外輻射在 電磁波譜中與可見光的距離。 3 紅外輻射的物理本質(zhì)是 熱輻射 ，一個熾熱物體向外輻射的能量大部分是通過紅外線輻射出來的。物體的溫度越高，輻射出來的紅外線越多，輻射的能量就越強。紅外光的本質(zhì)與可見光或電磁波性質(zhì)一樣，具有反射、 折射、散射、干涉、吸收等特性， 它在真空中也以光速傳播，并具有明顯的波粒二相性。 4 紅外輻射和所有電磁波一樣，是以波的形式在空間直線傳播的。它在大氣中傳播時，大氣層對不同波長的紅外線存在不同的吸收帶，紅外線氣體分析器就是利用該特性工作的，空氣中對稱的雙原子氣體，如 N O H2等不吸收紅外線。而紅外線在通過大氣層時，有三個波段透過率高，它們是 2～ m、 3～ 5 μ m和 8～ 14 μ m，統(tǒng)稱它們?yōu)?“大氣窗口” 。 5 二 、 紅外探測器 紅外傳感器一般由光學(xué)系統(tǒng) 、 探測器 、 信號調(diào)理電路及顯示單元等組成 。 紅外探測器是紅外傳感器的核心 。 紅外探測器是利用紅外輻射與物質(zhì)相互作用所呈現(xiàn)的物理效應(yīng)來探測紅外輻射的 。 紅外探測器的種類很多 ， 按探測機理的不同 ， 分為 熱探測器 和 光子探測器 兩大類 。 6 1. 熱探測器 熱探測器的工作機理：利用紅外輻射的 熱效應(yīng) ，探測器的敏感元件吸收輻射能后引起溫度升高，進而使某些有關(guān)物理參數(shù)發(fā)生相應(yīng)變化，通過測量物理參數(shù)的變化來確定探測器所吸收的紅外輻射。 熱探測器主要有四類：熱釋電型、熱敏電阻型、熱電阻型和氣體型。 其中，熱釋電型探測器在熱探測器中探測率最高， 頻率響應(yīng)最寬。 7 熱釋電型紅外探測器是根據(jù) 熱釋電效應(yīng) 制成的 ， 晶體受熱產(chǎn)生溫度變化時 ， 其原子排列將發(fā)生變化 ， 晶體自然極化 ， 在其兩表面產(chǎn)生電荷 （ 即熱釋電效應(yīng)和 “ 鐵電體 ” ) 當(dāng)紅外輻射照射到極化的鐵電體薄片表面上 , 薄片溫度升高 ， 其極化強度降低 ， 表面電荷減少 ， 這相當(dāng)于釋放一部分電荷 。 如果將負(fù)載電阻與鐵電體薄片相連 ， 則負(fù)載電阻上便產(chǎn)生一個電信號輸出 。 輸出信號的強弱取決于薄片溫度變化的快慢 ， 從而反映出入射的紅外輻射的強弱 . 8 幾點注意 ?當(dāng)恒定的紅外輻射照射在熱釋電傳感器上時，傳感器沒有電信號輸出。 ?只有鐵電體溫度處于變化過程中，才有電信號輸出。 ?必須對紅外輻射進行調(diào)制 （ 或稱斬光 ） ， 使恒定的輻射變成交變輻射 ， 不斷引起傳感器的溫度變化 ， 才能導(dǎo)致熱釋電產(chǎn)生 ， 并輸出交變的信號 。 9 熱釋電元件在紅外線檢測中得到廣泛的應(yīng)用。它可用于能產(chǎn)生遠紅外輻射的人體檢測，如防盜門、賓館大廳自動門、自動燈的控制等。 熱釋電元件外形 10 熱釋電傳感器的內(nèi)部電路 兩塊反向串聯(lián)的熱釋電晶片 場效應(yīng)管 11 熱釋電傳感器工作原理 熱釋電晶片表面必須罩上一塊由一組平行的棱柱型透鏡所組成菲涅爾透鏡，每一透鏡單元都只有一個不大的視場角，當(dāng)人體在透鏡的監(jiān)視視野范圍中運動時，順次地進入第一、第二單元透鏡的視場，晶片上的兩個反向串聯(lián)的熱釋電單元將輸出一串交變脈沖信號。當(dāng)然，如果人體靜止不動地站在熱釋電元件前面，它是“視而不見”的。 12 13 菲涅爾透鏡 菲涅爾透鏡 熱釋電晶片 14 菲涅爾透鏡外形 傳感器不加菲涅爾透鏡時，其檢測距離小于 2m，而加上該透鏡后，其檢測距離可增加 3倍以上。 15 熱釋電套件 16 熱釋電報警器 菲涅爾透鏡 設(shè)定按鈕 高分貝喇叭 17 熱釋電報警器 菲涅爾透鏡 Φ 5mm接插件 18 熱釋電報警器（續(xù)） 吸頂式 熱釋電報警器 19
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