紅外探測(cè)器為何要在低溫下工作-文庫(kù)吧資料
2024-12-01 22:55本頁(yè)面
【正文】 半導(dǎo)體吸收入射光子后，半導(dǎo)體內(nèi)有些電子和空穴從原來(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)率增加，這種現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。利用這種效應(yīng)制成的探測(cè)器，稱之為光電探測(cè)器。利用光電子效應(yīng)工作光子探測(cè)器有光電、光電導(dǎo)、光生伏特、光磁電四種。 被動(dòng)熱紅外探測(cè)器 光子探測(cè)器 光子探測(cè)器是基于入射光子對(duì)探測(cè)器材料內(nèi)的電子作用而產(chǎn)生的光電子效應(yīng)而工作的。人體發(fā)射的10微米左右的紅外線通過(guò)菲泥爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。菲涅爾透鏡作用有兩個(gè) :一是聚焦作用，即將熱釋的紅外信號(hào)折射（反射）在 PIR上，第二個(gè)作用是將警戒區(qū)內(nèi)分為若干個(gè)明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入警戒區(qū)的移動(dòng)物體能以溫度變化的形式在 PIR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號(hào)，這樣 PIR就能產(chǎn)生變化的電信號(hào)。 被動(dòng)熱紅外探測(cè)器 在被動(dòng)紅外探測(cè)器中有兩個(gè)關(guān)鍵性的元件，一個(gè)是熱釋電紅外傳感器 (PIR)，它能將波長(zhǎng)為 8一 12um之間的紅外信號(hào)變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并能對(duì)自然界中的白光信號(hào)具有抑制作用，因此在被動(dòng)紅外探測(cè)器的警戒區(qū)內(nèi)，當(dāng)無(wú)人體移動(dòng)時(shí)，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的只是背景溫度，當(dāng)人體進(jìn)人警戒區(qū)，通過(guò)菲涅爾透鏡，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的是人體溫度與背景溫度的差異信號(hào)，因此，紅外探測(cè)器的紅外探測(cè)的基本概念就是感應(yīng)移動(dòng)物體與背景物體的溫度的差異。接收端輸出的電信號(hào)的強(qiáng)度會(huì)因此產(chǎn)生變化，從而啟動(dòng)報(bào)警控制器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。分別置于收、發(fā)端的光學(xué)系統(tǒng)一般采用的是光學(xué)透鏡，起到將紅外光束聚焦成較細(xì)的平行光束的作用，以使紅外光的能量能夠集中傳送。 ? 熱釋電探測(cè)器：有些晶體，如硫酸三甘酞、鈮酸鍶鋇等，當(dāng)受到紅外輻射照射溫度升高時(shí)，引起自發(fā)極化強(qiáng)度變化，結(jié)果在垂直于自發(fā)極化方向的晶體兩個(gè)外表面之間產(chǎn)生微小電壓，由此能測(cè)量紅外輻射的功率。另外，由于高溫超導(dǎo)材料出現(xiàn)，利用轉(zhuǎn)變溫度附近電阻陡變的超導(dǎo)探測(cè)器引起重視。 熱探測(cè)器實(shí)例 ? 測(cè)輻射熱計(jì)：利用材料的電阻或介電常數(shù)的熱敏效應(yīng) — 輻射引起溫升改變材料電阻 — 用以探測(cè)熱輻射。 ? 熱電偶和熱電堆：利用了溫度梯度可使不同材料間產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)的溫差電效應(yīng)。 ? 缺點(diǎn)：反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，時(shí)間常數(shù)一般在毫秒級(jí)以上。分別利用上述不同性能可制成多種熱探測(cè)器 ? 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，從而引起內(nèi)光電效應(yīng)和外光電效應(yīng)等光子效應(yīng)，從光子效應(yīng)的大小可以測(cè)定被吸收的光子數(shù)。這種圖像不象可見光照相機(jī)所得的圖像那樣直觀，它反映的是目標(biāo)的輻射溫度分布。一般非成像系統(tǒng)視目標(biāo)為點(diǎn)輻射源，相應(yīng)的信號(hào)處理、顯示記錄系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單。它的噪聲指數(shù)很低，從而使探測(cè)器的噪聲有可能成為系統(tǒng)的極限噪聲。 紅外探測(cè)器工作原理 紅外探測(cè)器前的光學(xué)調(diào)制器，將目標(biāo)輻射進(jìn)行調(diào)制編碼，以便從背景中提取目標(biāo)信號(hào)或目標(biāo)的空間位置信息。微弱的電信號(hào)經(jīng)放大和處理后，輸送給控制和跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)或送往顯示記錄裝置。其工作原理如圖所示： 紅外探測(cè)器工作原理 紅外光學(xué)系統(tǒng)把目標(biāo)的紅
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1