傳感檢測技術(shù)ppt課件(編輯修改稿)
2025-02-15 02:00 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 有的電磁波一樣，是以波的形式在空間直線傳播的，具有電磁波的一般特性，如反射、折射、散射、干涉和吸收等。紅外線在真空中傳播的速度等于波的頻率與波長的乘積 。 一、紅外輻射 第 13章傳感檢測技術(shù) 25/48 第 13章傳感檢測技術(shù) 1．希爾霍夫定律 希爾霍夫定律指出一個物體向周圍輻射熱能的同時也吸收周圍物體的輻射能。如果幾個物體處于同一溫度場中，各物體的熱發(fā)射本領(lǐng)正比于它的吸收本領(lǐng) ,這就是希爾霍夫定律。可用下面公式表示： Er＝ aE0， 式中： Er — 物體在單位面積和單位時間內(nèi)發(fā)射出來的輻射能； a — 該物體對輻射能的吸收系數(shù)； E0 — 等價于黑體在相同溫度下發(fā)射的能量，它是常數(shù)。 黑體是在任何溫度下全部吸收任何波長輻射的物體，黑體的吸收本領(lǐng)與波長和溫度無關(guān)，即 a＝ 1。黑體吸收本領(lǐng)最大，加熱后，它的發(fā)射熱輻射也比任何物體都要大， 紅外輻射的基本定律 26/48 第 13章傳感檢測技術(shù) 玻爾茨曼 (StefanBoltzmann)定律 即：物體輻射強度 W 與其熱力學(xué)溫度的四次方成正比 4WTes=式中： W—— 單位面積輻射功率， Wmσ； σ—— 斯蒂芬 玻爾茨曼常數(shù)， 108Wm2K 4； T —— 熱力學(xué)溫度， K； ε—— 比輻射率（非黑體輻射度 /黑體輻射度）。 27/48 第 13章傳感檢測技術(shù) ?任何溫度下能全部吸收任何波長輻射的物體稱為 黑體 ，即 ε＝ 1 ?黑體的熱輻射能力比其他物體強 ?一般物體的 ε1，即：不能全部吸收投射到它表面的輻射功率，發(fā)射熱輻射的能力也小于黑體，稱為 灰體 ?黑體是理想物體 ?一般物體雖不等于黑體，但輻射強度與熱力學(xué)溫度的四次方成正比 ?物體輻射強度隨溫度升高而明顯地增強 28/48 第 13章傳感檢測技術(shù) m a x 2 8 9 8 / ( )Tmlm=29/48 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 。 第 13章傳感檢測技術(shù) 二、 紅外探測器 30/48 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(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 。 第 13章傳感檢測技術(shù) ?熱探測器的探測率比光子探測器的峰值探測率低，響應(yīng)時間長， 約 103s量級 。 ?任何波長的紅外輻射，只要功率相同，對物體的加熱效果也相同 ?熱敏探測器對各種輻射波長有基本相同的響應(yīng)，光譜響應(yīng)曲線平坦，響應(yīng)波段寬 ?測量波長范圍內(nèi)靈敏度基本不變，且能在常溫下工作 ? —— 也稱“ 無選擇性紅外探測器 ” 31/48 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 ， 所以這種探測器倍受重視 ， 發(fā)展很快 。 第 13章傳感檢測技術(shù) ＋ ＋ ＋－ － －＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋－ － － － － － －＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋－ － － － － － －＋－電 介 質(zhì) 電 極圖 1 1 . 2 電 介 質(zhì) 的 極 化 與 熱 釋 電紅 外 光黑 色 膜32/48 ?光子探測器是一種半導(dǎo)體器件，其核心是 光敏元件 ?光子投射到光敏元件上時，促使電子 空穴對分離 產(chǎn)生 電信號 ?光
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