最新第7章---红外传感器课件PPT.ppt

《最新第7章---红外传感器课件PPT.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、第7章---红外传感器红外辐射的基本知识红外传感器红外测温红外成像红外分析仪红外无损检测本章小结本章主要内容2红外辐射的基本知识本小节的主要内容：1.红外辐射2.红外辐射术语3.红外幅射源3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。研究发现，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，因此人们又将红外辐射称为热辐射或热射线。实验表明：波长在0.1—1000μm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

2、介物。7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。红外辐射在通过大气层时被分割成三个波段，即2~2.6μm，3~5μm和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。8通过一海里长度的大气透过率曲线为什么2-2.6μm，3-5μm和8-14μm这三个波段被称为“大气窗口”呢？9红外辐射术语(1)10红外辐

3、射术语(2)11红外幅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根据辐射源几何尺寸的大小，距探测器的远近，又分为点源和面源点源(没有充满红外光学系统瞬时视场的大面源叫做点源)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)12红外传感器本小节的主要内容：1.常见红外传感器2.红外传感器的性能参数3.红外传感器使用中应注意的问题13红外传感器红外传感器(也称为红外探测器)是能将红外辐射能转换成电能的光敏器件，它是红外探测系统的关键部件，其性能好坏，将直接影响系统性能的优劣。因此，选择合适的、性能良好的红外传感器，对于红外探测系统

4、是十分重要的。14常见红外传感器一、热传感器二、光子传感器热效应光电效应15一、热传感器热传感器是利用入射红外辐射引起传感器的温度变化，进而使相关物理参数发生相应的变化，通过测量有关物理参数的变化来确定红外传感器所吸收的红外辐射。热传感器的主要优点是：响应波段宽、可以在室温下工作、使用简单。但是，热传感器响应时间较长、灵敏度较低，一般用于低频调制的场合。热传感器主要类型有：热敏电阻型、热电偶型、高莱气动型和热释电型四种。161．热敏电阻型传感器热敏电阻是由锰、镍、钴的氧化物混合后烧结而成的。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

5、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。热敏电阻型红外传感器结构如下图所示。17热敏电阻型红外传感器结构热敏电阻型红外传感器是由锰、镍、钴的氧化物混台后烧结而制成。热敏电阻一般制成薄片状，当红外辐射照射在热敏电阻上时，其温度升高、内部粒子的无规律运动加剧、自由电子的数目随温度升高而增加、电阻减小。182．热电偶型传感器材料：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

6、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。利用温差电势现象制成的红外传感器称为热电偶型红外传感器，因其时间常数较大，响应时间较长，动态特性较差，调制频率应限制在10Hz以下。在实际应用中，往往将几个热电偶串联起来组成热电堆来检测红外辐射的强弱。193．高莱气动型传感器结构原理20高莱气动型传感器结构它有一个气室，以一个小管道与一块柔性薄片相连。薄片的背向管道一面是反射镜。气室的前面附有吸收膜,它是低热容量的薄膜。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

7、像又经过栅状光栏投射到光电管上。21高莱气动型传感器原理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，一束可见光通过城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．枷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。但响应时间长，结构复杂

8、、强度较差，只适合于实验室内使用。22