紅外傳感器一般是有光學係統、探測器、信號調理電路和顯示單元等組成。紅外(wài)探測器是紅外傳感器的核心。紅外(wài)探測器(qì)是(shì)利用紅外輻射與物質相互作用所呈現的物理效應(yīng)來探(tàn)測紅(hóng)外輻射的。紅外(wài)探測器的種類很多,按(àn)探測機理的不同,分為(wéi)熱探測器和光子探測器兩大類。
1、熱探測器
熱探測器的(de)工作機理是:利用紅外輻射(shè)的熱效應,探測器的敏感元件吸收輻射能後引起溫度升高,進而使某些有關物理參數發生相應變化(huà),通(tōng)過測量物理參數(shù)的變化(huà)來確定探測器所吸(xī)收的紅外輻射。
與光子探測器相比,熱(rè)探測器的探測(cè)率比光(guāng)子探(tàn)測器的峰值探測率低,響應時間長。但(dàn)熱探測器主要優點是影響波段寬,響應範圍可(kě)擴展到整個紅外區域,可以(yǐ)在常溫下工作,使用方便,應用相當廣泛(fàn)。
熱探測器主要有四類:熱釋電型(xíng)、熱敏電阻型、熱電阻型和氣體型。其中(zhōng),熱(rè)釋電型探測(cè)器在熱探測器中(zhōng)探(tàn)測率最(zuì)高,頻率最高,頻率響(xiǎng)應最寬,所以這種探測器倍受重視,發揮咱(zán)很快。這裏我們主要介(jiè)紹熱釋(shì)電型探測器。
熱是典型(xíng)紅(hóng)外探測(cè)器是根據熱釋電效應製成的,即電石、水(shuǐ)晶、酒石酸鉀鈉、碳酸鋇(bèi)等晶體受熱產生溫度變化時,期原子排列將發(fā)生變化,晶體自然極化,在其兩表麵產生電荷的現象稱為熱釋電效應。用此效(xiào)應製成的“鐵電體”,其極(jí)化強度(單位(wèi)麵積上的電荷)與溫度有關。當紅外輻射照射到已經極化的鐵電體薄片表麵上時引起薄片溫度升高,使其極(jí)化強度降低,表麵電荷減少,這相當於釋放一部分電荷(hé),所以叫做熱釋電型傳感器。如果將負載電阻與鐵電體薄片相連,則負載電(diàn)阻上便產生一個電信號輸出。輸出信號(hào)的強弱取決於薄片(piàn)溫度變化的快慢,從而(ér)反應出入射的紅外輻射的強弱,熱釋電(diàn)型紅外傳(chuán)感器的電壓響應率正比(bǐ)於入射光輻射率變化的速率。
2、光子探測器
光子(zǐ)探測器的工作機理是:利用入射光輻射的光(guāng)子流與探測材料中的電子互相(xiàng)作用,從而改變電子的能量狀態,引起各種電學想象,可製成各種不同的光子探測器(qì)。光子探測器有內光電和外光電探測器兩種,後者又分為光電導、光生(shēng)伏(fú)特和光磁電探測器三(sān)種。光子探測器的主要特點是靈敏度高(gāo),響應速度(dù)快,具有較高的(de)響應頻率,但探測波段較窄,僅對(duì)長波段有響應,一般需(xū)在低溫下工(gōng)作。