现代检测技术_新型传感器

《现代检测技术_新型传感器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、现代检测技术新型传感器精勤求学敦笃励志果毅力行忠恕任事1．红外辐射：红光以外的光线，波长0.76～1000μm。波长/μm任何温度高于绝对零度（-273.16℃）的物体，都会发射或吸收红外线，即红外辐射。当达到热平衡时，散发和吸收的辐射一样多。物体红外辐射的强度和波长分布取决于物体的温度和辐射率等.红外辐射传感器Xi’anJiaotongUniversity2．红外辐射规律：1）基尔霍夫定律：物体向外发射辐射能取决于它的吸收本领。ER——物体在单位面积、单位时间内发出的辐射能；α——物体对辐射能的吸收系数；E0——常数，等价于黑体在相同温度下发射出的辐射能。红

2、外辐射传感器Xi’anJiaotongUniversity2）斯蒂芬－玻尔茨曼(Stefan-Boltzmann)定律：物体单位面积辐射功率、物体辐射强度W与其热力学温度T四次方成正比：（1）黑体ε=1，在任何温度下能全部吸收任何波长的辐射；（2）物体辐射强度随温度升高而明显增强；（3）大气对不同波长的红外辐射有不同的穿透程度。红外辐射传感器Xi’anJiaotongUniversity3）普朗克定律：绝对温度为T时，在单位波长内其单位面积沿半球方向所辐射的能量称为光谱辐射通量密度。不同温度时黑体光谱辐射通量密度与波长的关系为：红外辐射传感器Xi’anJiao

3、tongUniversitya.随温度升高，峰值辐射波长向短波方向移动，强度按指数增长；b.温度不太高时，辐射波长位于红外区域；c.峰值左侧能量约占25％，右侧约占75％。4）维恩位移定律：光谱辐射通量密度密度峰值波长与物体自身的绝对温度成反比。红外辐射传感器Xi’anJiaotongUniversity能将红外辐射能转换为电能的装置称为红外传感器，按其工作原理可以分为光敏型（或称光子型、量子型）和热敏型两类。光敏型直接把红外光能转换为电能，其工作原理是光电效应。需要在低温下工作、灵敏度很高，响应速度快，但响应红外光的波长范围较窄（图中曲线2）。红外传感器光谱

4、响应曲线红外辐射传感器热敏型将吸收的红外光转变为热能，使器件自身的温度发生变化，包括热电偶式、电阻式和热释电式等。热敏型红外传感器响应的红外光谱范围宽，（图中的曲线1），能在常温下工作，价格便宜。它的响应速度和灵敏度较低。Xi’anJiaotongUniversity以红外线为测量介质的系统称为红外传感系统，按照功能可以分成五类：（1）温度计和辐射计，用于温度、辐射和光谱测量；（2）搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对它的运动进行跟踪；（3）热成像系统，可产生整个目标红外辐射的分布图像；（4）红外测距和通信系统；（5）混合系统，由以上各类

5、系统中的两个或者多个组合而成。红外辐射传感器Xi’anJiaotongUniversity（3）光学接收器：接收部分红外辐射并传输给红外传感器。相当于雷达天线，常用的是物镜。（4）辐射调制器：将来自待测目标的辐射调制成交变的辐射光，提供目标方位信息，并且可以滤除大面积的干扰信号。又称调制盘和斩波器。（1）待侧目标：具有红外辐射特性。（2）大气衰减：由于各种气体分子以及溶胶粒的散射和吸收，使待测目标发出的红外辐射发生衰减。典型的红外传感系统Xi’anJiaotongUniversity（5）红外探测器：它是红外传感系统的核心，利用红外辐射与物质相互作用所呈现出来

6、的物理效应探测红外辐射，按照工作原理分为光敏探测器和热敏探测器两类。（6）探测器制冷器：由于某些探测器必须要在低温下工作，所以相应的系统必须有制冷设备。经过制冷，探测器可以缩短响应时间，提高灵敏度。（7）信号处理系统：将探测的信号进行放大、滤波，并从中提取出有用的信息。然后将这些信息转化为适当的格式，传送到控制设备或者显示器中。（8）显示设备：它是红外传感系统的终端设备，常用的有示波器、显像管、红外感光材料、指示仪器和记录仪等。典型的红外传感系统Xi’anJiaotongUniversity滤光片采用允许在8～14μm的红外辐射能通过的材料，步进电机带动调制盘

7、转动，将被测的红外辐射调制成交变的红外辐射线，透镜焦点落在红外光敏面上，被测目标的红外辐射通过透镜聚焦在红外探测器上，并将红外辐射变换为电信号。例1：红外测温（0-700℃）红外辐射传感器Xi’anJiaotongUniversity例2：红外测温（800℃以上的高温）假定人造黑体吸收了由被测物辐射的全部能量，则有：从而得到：红外辐射传感器Xi’anJiaotongUniversity例3：红外热成像红外热像仪将红外辐射转换成可见光进行显示，利用物体自身的红外辐射来摄取物体热辐射图像。它能通过快速扫描，精确的摄取反映被测物体温差信息的热图像。红外辐射传感器Xi

8、’anJiaotongUniversi