07传感器及应用第10章光学传感器下.ppt

《07传感器及应用第10章光学传感器下.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、07传感器及应用第10章光学传感器-下7/17/2021107传感器及应用第10章光学传感器下10.5红外传感器10.5.1红外基础知识1.红外辐射概述俗称红外线，位于可见光中红光以外，是一种人眼看不见的光线任何温度高于绝对零度的物体，都有红外线向周围空间辐射7/17/2021207传感器及应用第10章光学传感器下波长范围大致在0.75m到1000m的频谱范围之内，相应于频率在41014~31011Hz之间红外线与可见光、紫外线等光线、γ射线和微波、无线电波一起构成了整个无限连续的电磁波谱在红外技术

2、中，一般将红外辐射分为近红外区、中红外区、远红外区和极远红外区四个区域。7/17/2021307传感器及应用第10章光学传感器下7/17/2021407传感器及应用第10章光学传感器下2.红外辐射的物理本质红外辐射的物理本质是热辐射物体的温度越高，辐射出来的红外线越多，红外辐射的能量就越强太阳光谱各种单色光的热效应从紫色光到红色光是逐渐增大的，而且最大的热效应出现在红外辐射的频率范围内因此又将红外辐射称为热辐射或热射线7/17/2021507传感器及应用第10章光学传感器下实验表明，波长在0.1—1000μ

3、m之间的电磁波被物体吸收时，可以显著地转变为热能可见，载能电磁波是热辐射传播的主要媒介物7/17/2021607传感器及应用第10章光学传感器下3.红外吸收及红外窗口红外辐射在大气中传播时，由于大气中的气体分子、水蒸汽以及固体微粒、尘埃等物质的吸收和散射作用，使辐射能在传输过程中逐渐衰减空气中对称的双原于分子，如N2．H2，O2不吸收红外辐射，因而不会造成红外辐射在传输过程中衰减7/17/2021707传感器及应用第10章光学传感器下右图为通过一海里长度的大气透过率曲线红外辐射在通过大气层时被分割成三个波段

4、：1~2.5μm，3~5μm，8~14μm，统称为“大气窗口”这三个大气窗口对红外技术应用特别重要，因为一般红外仪器都工作在这三个窗口之内7/17/2021807传感器及应用第10章光学传感器下4.红外辐射源当物体温度高于绝对零度时，都有红外线向周围空间辐射出来有一种材料，在任何温度下能吸收任何波长的电磁辐射，称黑体（绝对黑体）根据辐射源几何尺寸的大小，距探测器的远近，又分为面和源点源7/17/2021907传感器及应用第10章光学传感器下面源一般情况下，把充满红外光学系统瞬时视场的大面辐射源叫做面源点源没

5、有充满红外光学系统瞬时现场的大面源叫做点源太阳7/17/20211007传感器及应用第10章光学传感器下10.5.2红外探测器1.红外探测器的分类与特点红外探测器有多种分类方法温度：低温中温和高温响应波长：近红外、中红外和远红外用途：单元型、多元阵列型和成像探测探测机理：热探测型与光电探测型7/17/20211107传感器及应用第10章光学传感器下红外探测器分类7/17/20211207传感器及应用第10章光学传感器下2.红外传感器的性能参数（1）响应率当(经过调制的)红外辐射照射到传感器的敏感面上时，传感

6、器的输出电压与输入红外辐射功率之比,叫做传感器的电压响应率，记作RUSC红外传感器的输出电压，P投射到红外敏感元件上的功率，R的单位为V/W。给出响应率时应说明工作温度，和工作面积7/17/20211307传感器及应用第10章光学传感器下（2）光谱响应表示传感器的电压响应与入射的红外辐射波长之间的关系，一般用曲线表示通常将响应率最大值Rm所对应的波长称为峰值波长m把响应率下降到响应值Rm的一半所对应的波长称为截止波长c，它表示红外传感器使用的波长范围7/17/20211407传感器及应用第10章光学传

7、感器下红外传感器的电压响应率曲线1:热电传感器的电压响应率曲线2:光子传感器的电压响应率曲线7/17/20211507传感器及应用第10章光学传感器下（3）噪声等效功率NEP如果投射到红外敏感元件上的辐射功率所产生的输出电压，正好等于传感器本身的噪声电压，则这个辐射功率就叫做“噪声等效功率”为了表明使用条件，常写成NEP（，f，f）如测量条件为：黒体500K，斩波频率400Hz，测量带宽1Hz，记为NEP（500K，400Hz，1Hz）7/17/20211607传感器及应用第10章光学传感器下（4）探测

8、率D和比探测率D*探测率是噪声等效功率的倒数，即红外传感器的探测率越高，表明传感器所能探测到的最小辐射功率越小，传感器就越灵敏7/17/20211707传感器及应用第10章光学传感器下比探测率又叫归一化探测率、或者叫探测灵敏度实质上就是当传感器的敏感元件面积为单位面积，放大器的带宽△f为1Hz时，单位功率的辐射所获得的信号电压与噪声电压之比D*越高，传感器灵敏越高，性能越好7/17/20211807传感器及应用第