第二章红外探测器(上)
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2.简述红外探测器的类型(1)及各自的工作原理(2)、红外探测器的性能参数及其物理含义(3)、红外探测器工作的三个大气窗口的波长范围(4)、热绝缘结构的热探测机理的红外探测器设计中的重要性(5)。
(1)红外探测器的类型常见的红外探测器的分类(红外热传感器还要加上气体型)(2)各自工作原理一、热传感器红外热传感器的工作是利用辐射热效应。
探测器件接收辐射能后引起温度升高,再由接触型测温元件测量温度改变量,从而输出电信号。
热探测器主要有四类:热释电型、热敏电阻型、热电阻型和气体型。
1.热敏电阻型热敏电阻是由锰、镍、钴的氧化物混合后烧结而成。
热敏电阻一般制成薄片状,当红外辐射照射在热敏电阻片上,其温度升高,电阻值减小。
测量热敏电阻值变化的大小,即可得知入射红外辐射的强弱,从而可以判断产生红外辐射物体的温度。
2.热电偶型热电偶是由热电功率差别较大的两种金属材料(如铋/银、铜/康铜、铋/铋锡合金等)构成。
原理:当红外辐射入射到热电偶回路的测温接点上时,该接点温度升高,而另一个没有被红外辐射辐照的接点处于较低的温度,此时,在闭合回路中将产生温差电流,同时回路中产生温差电势。
温差电势的大小,反映了接点吸收红外辐射的强弱。
3.气体型高莱气动型传感器是利用气体吸收红外辐射后,温度升高,体积增大的特性,来反映红外辐射的强弱。
红外辐射通过窗口入射到吸收膜上,吸收膜将吸收的热能传给气体,使气体温度升高。
气压增大,从而使柔镜移动。
在室的另一边,一束可见光通过栅状光栏聚焦在柔镜上,经柔镜反射回来的栅状图像又经过栅状光栏投射到光电管上。
当柔镜因压力变化而移动时,栅状图像与栅状光栏发生相对位移,使落到光电管上的光量发生改变,光电管的输出信号也发生改变。
这个变化量就反映出入射红外辐射的强弱。
这种传感器的恃点是灵敏度高,性能稳定。
4.热释电型热释电型传感器用具有热释电效应的材料制作的敏感元件。
热释电材料是一种具有自发极化特性的晶体材料。
红外技术的应用及前景红外技术的应用及前景 (1)摘要 (2)第1章绪论 (2)第2章红外探测技术 (4)摘要本文在第一章中主要介绍了红外线的基础、红外线的特性以及红外技术的发展历史,在第二章中,重点介绍了红外线在探测方向的应用,以及不同的红外探测器的分类和特性,并且通过对探测原理的推导,了解探测器工作的方法,最后介绍了红外探测器的发展前景。
关键字:红外线、探测器第1章绪论1.1引言目前红外技术作为一种高技术,它与激光技术并驾齐驭,在军事上占有举足轻重的地位.红外成像、红外侦察、红外跟踪、红外制导、红外预警、红外对抗等在现代和未来战争中都是很重要的战术和战略手段.在70年代以后,军事红外技术又逐步向民用部门转化.红外加热和干燥技术广泛应用于工业、农业、医学、交通等各个行业和部门.红外测温、红外测湿、红外理疗、红外检测、红外报警、红外遥感、红外防伪更是各行业争相选用的先进技术.标志红外技术最新成就的红外热成像技术,它与雷达、电视一起构成当代三大传感系统,尤其是焦平面列阵技术的采用,将使它发展成可与眼睛相媲美的凝视系统.1.2红外简介1.2.1红外线概述1672年,牛顿使用分光棱镜把太阳光(白光)分解为红、橙'黄'绿、青、蓝、紫等各色单色光,证实了太阳光(白光)是由各种颜色的光复合而成。
1800年,英国物理学家F. W.赫胥尔从热的观点来研究各种色光时,偶然发现放在光带红光外的一支温度计,比其他色光温度的指示数值高.经过反复试验,这个所谓热量最多的高温区,总是位于光带最边缘处红光的外面.于是他宣布:太阳发出的辐射中除可见光线外,还有一种人眼看不见的“热线",这种看不见的“热线”位于红色光外侧,叫做红外线.这种红外线,又称红外辐射,是指波长为0.78~1000四的电磁波.其中波长为0.78~1.5网的部分称为近红外,波长为1.5~10H m的部分称为中红外,波长为10~1000削的部分称为远红外线.而波长为2.0-1000pm的部分,也称为热红外线.红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种,是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射,它在电磁波连续频谱中的位置是处于无线电波与可见光之间的区域。
非制冷式红外探测器原理研究摘要:随着信息技术的发展,红外探测技术已经被广泛应用于军事、民用、科研等众多领域。
其中,非制冷红外焦平面探测器具有无需制冷、成本低、功耗小、重量轻、小型化、使用灵活方便等特点,是当前非制冷红外探测技术研究和应用的热点和重点。
自然界所有温度在绝对零度(-273℃)以上的物体都会发出红外辐射,红外图像传感器则将探测到的红外辐射转变为人眼可见的图像信息。
红外成像技术涵盖了红外光学、材料科学、电子学、机械工程技术、集成电路技术、图像处理算法等诸多技术,红外成像装置的核心为红外焦平面探测器。
非制冷红外焦平面探测器的工作原理是利用红外辐射的热效应,由红外吸收材料将红外辐射能转换成热能,引起敏感元件温度上升。
敏感元件的某个物理参数随之发生变化,再通过所设计的某种转换机制转换为电信号或可见光信号,以实现对物体的探测。
非制冷红外焦平面探测器分为五大类:热释电型、热电堆型、二极管型、热敏电阻型热电容型。
本文对前四种红外探测器的工作原理进行了详细阐述,并且对每种红外焦平面探测器的关键技术例如读出电路IC技术进行了详细探究,总结了不同类型探测器的优缺点。
关键词:红外探测技术;非制冷红外焦平面探测器;读出电路;敏感元件第一章绪论1.1研究背景及课题意义随着科学技术的飞速发展以及信息社会的到来,各行各业甚至人类日常生活对信息的获取需求与日俱增。
与制冷红外成像系统相比,非制冷红外成像系统可在室温工作,省掉了昂贵且笨重的制冷设备,从而大大减小了系统的体积、成本和功耗;此外还可提供更宽的地频谱响应和更长的工作时间。
国外机构已经为军事用户提供了大量成本低、可靠性更高的高灵敏非制冷红外成像仪。
同众多高新技术一样,红外技术也是由于军事的强烈需求牵引而得以迅速发展的。
红外成像系统可装备各类战术和战略武器,常用于红外预警、侦查、跟踪、导航、夜视、大地测绘和精确制导,是电子战、信息战中获取信息的主要技术之一。
与其他探测方式不同的是,红外探测属于被动探测系统,探测系统并不主动向目标发射探测信号,相反只是通过接受目标红外辐射来完成识别任务。
第二章红外探测器概述Chapter 1. Outlines of infrared detector1.1红外探测器的物理基础Physical basis of infrared detector本讲的主要内容:1.了解红外探测器的分类;2.了解大气窗口的基本知识;3.理解各类红外探测器的基本原理;4.掌握光子探测器和热探测器的特点。
红外探测器是将入射的红外辐射信号转变成电信号输出的器件,是红外系统的核心部分。
红外辐射是波长介于可见光与微波之间的电磁波(电磁辐射),其短波方面的界限决定于人眼的视感,一般定为0.75微米;长波方面的界限,尚无定论。
人眼察觉不到。
要察觉这种辐射的存在并测量其强弱,必须把它转变成可以察觉和测量的其他物理量。
一般说来,红外辐射照射物体所引起的任何效应,只要效果可以测量而且足够灵敏,均可用来度量红外辐射的强弱。
现代红外探测器所利用的主要是红外热效应和光电效应。
这些效应的输出大都是电量,或者可用适当的方法转变成电量。
一个红外探测器至少有一个对红外辐射产生敏感效应的物体,称为响应元。
此外,还包括响应元的支架、密封外壳和透红外辐射的窗口。
有时还包括致冷部件、光学部件和电子部件等。
按所利用的效应,红外探测器可分成三大类:热敏(型)红外探测器,光子(型)(或光电型)红外探测器和整流(型)红外探测器。
1. 简史(History)1800年,F.W.赫歇耳在太阳光谱中发现了红外辐射的存在。
当时,他使用的是水银温度计,即最原始的热敏型红外探测器。
1830年,L.诺比利利用当时新发现的温差电效应(也称塞贝克效应),制成了一种以半金属铋和锑为温差电偶的热敏型探测器。
称作温差电型红外探测器(也称真空温差电偶)。
其后,又从单个温差电偶发展成多个电偶串联的温差电堆。
1880年,S.P.兰利利用金属细丝的电阻随温度变化的特性制成另一种热敏型红外探测器,称为测辐射热计。
1947年,M.J.E.高莱发明一种利用气体热膨胀制成的气动型红外探测器(又称高莱管)。
[黑体,加粗,3号字体,右对齐]重申明本人呈交的毕业实习报告(设计),是在导师的指导下,独立进行实习和研究工作所取得的成果,所有数据、图片资料真实可靠。
尽我所知,除文中已经注明引用的容外,本毕业实习报告(设计)的成果不包含他人享有著作权的容。
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本毕业实习报告(设计)的知识产权归属于作者与培养单位。
学生签名[签字盖章]日期0000.00摘要本轮文主要介绍了热释红外传感器及单片机系统。
通过介绍热释红外传感器的工作原理,给出了一种被动型热释电红外报警器的结构原理及其应用电路。
这种电路把红外线的隐蔽性很好地应用于报警系统中,从而实现了防盗报警功能,达到了安全防护之目的。
该报警器能探测人体发出的红外线,由红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、延时电路和报警指示电路等组成。
当人进入报警器的监视区域,即可发出报警信号,适用于家庭、办公室、仓库、实验室等比较重要场合防盗报警。
概述了红外辐射的知识、热释电红外传感器的结构和工作原理。
利用热释电红外传感器设计了一种被动式红外报警电路,分析了该电路的功能和工作原理。
热释电红外传感器具有很多的优点,在防盗、警戒等装置中应用较广。
本次毕业设计的红外线防盗报警器是基于电源电路给整个电路提供+5V电压,通过红外线发射和接受系统来感应是否有人闯入,并通过单片机系统向声光报警电路发出信号,达到声光报警的目的。
论文首先简单介绍了红外线防盗报警器的发展背景、基本电路结构和工作原理,以及国红外线防盗报警器的发展状况,然后结合应用电路具体介绍了该应用电路的工作原理。
通过介绍单片机系统,使我们了解了单片机系统的组成及51单片机的各个元件的运用及其主要的功能。
增加人们对红外报警器的认知。
关键词:红外报警器组成;单片机系统;热释红外报警器;51单片机;元件介绍[黑体,加粗,小2号字体,右对齐]目录1 概述1.1红外报警器的使用场合 (4)1.2红外报警器的发展状况 (5)1.3红外报警器的发展前景 (6)2 红外报警器的基本组成2.1红外报警器的介绍 (7)2.2红外报警器的主机 (7)3 热释红外报警器的原理3.1热释红外传感器的介绍 (09)3.2热释红外报警器电路工作原理 (10)4 单片机系统介绍4.1最小单片机系统 (12)4.2 5 1单片机 (14)5 红外报警器的功能介绍及安装方法5.1产品功能 (16)5.2安装方法 (17)附录 (18)结论 (19)致 (20)参考文献 (21)第一章概述1.1红外报警器的使用场合1.什么是家居安防家居安防系统主要由主机和各类探测器组成,主机具有警情处理及转发功能,用遥控器可对其进行解除警戒、进入警戒等操作。