热释电传感器及其应用

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1、本文由xingtianduiyue贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。智能检测控制技术及仪表装置发展研讨会论文集热释电传感器及其应用ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＰｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓｅｎｓｏｒ量春纠（大连职业技术学院，辽宁大连１ｌ６０３７）摘要：从热释电传感器所基于的热释电效应开始，阐述了热释电传感器的＿Ｔ作原理、变化和处理电路，总结出其基本特性和曲线，介绍了热释电传感器的基本应用。同时，分析了被动式红外线探头的结构和原理，并给出了应用实例和电路分析。关键词：热释电效应热释电传感器

2、热释ｌｌ＿ｌ等效电路被动式红外探头人体感应开关Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＦｒｏｍｔｈｅｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｏｆＰｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｅｆｆｅｃｔｗｈｉｃｈｉｓｔｈｅｂａｓｉｃｔｈｅｏｒｙｏｆＰｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓｅｎｓｏｒ，ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｉｔｓｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｉｔｓｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｃｉｒｃｕｉｔ，ｉｔｓｃｈａｒａｃｔｅｒａｎｄｓｕｒｖｅｙ，ａｎｄｉｔｓｂａｓｉｃａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｓｏｍｅｏｆｔｈｅｅｘａｍｐｌｅｓＳｅｎＳＯＬａｒｅｇｉｖｅｎｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｉｒ

3、ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｉｒｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅｉｎｔｈｅｐａｓｓｉｖｅｉｎｆｒａｒｅｄＫｅｙｗｏｒｄ：Ｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｅｆｆｅｃｔ；Ｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓｅｎｓｏｒ；Ｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｃｉｒｃｕｉｔ；ｐａｓｓｉｖｅｉｎｆｒａｒｅｄｓｅｎｓｏｒ；ＨｕｍａｎＩｎｄｕｃｔｉｏｎｓｗｉｔｃｈ１热释电效应１．１热释电效应原理当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象被称为热释电效应。凡是有自发极化的晶体，其表面均会出现面束缚电荷。

4、而这些面束缚电荷平时被晶体内部的自由电子和空气中附着在晶体表面的自由电荷所中和，其白发极化电矩不能表现出来，因此在常态下呈中性。如果交变的辐射通过光敏元照射在极化晶体上，则品体的温度就会变化，晶体结构中的止负电荷重心相对移位，自发极化发生变化，晶体表面就会产生电荷耗尽，电荷耗尽的状况正比丁－极化程度。即：晶片的白发极化强度以及由此引起的面束缚电荷的密度均以同样频率发生周期性变化。如果面束缚电荷变化较快，自由电荷米不及中和，在垂直丁．白发极化久餐的两个端面间就会出现交变的端电压。图１表示了热释电效应形成的原理。１．２热释电效应材料能产生热释电

5、效应的晶体称之为热释电体或热释电元件，常川的热释电材料有单品、乐电陶瓷及高分子薄膜等种类。单晶热释电晶体的热释电系数高，介质损耗小，性能最好的热释电传感器至今人多选川单品制作，如ＴＧＳ、ＬＡＴＧＳ、ＬｉＴａ０３等。压电陶瓷热释电晶体成本较低，响应较慢。如入侵报警州ＰＺＴ陶瓷传感器：Ｉ：作频率为０．２～智能检测控制技术及仪表装置发展研讨会论文集５Ｈｚ。薄膜热释电材料可以Ｊｌ二｝ｊ溅射、液相外延等方法制备。有些薄膜的白发极化取向率已接近单晶水平。由于薄膜一般可以做得很薄，冈而对丁．制作高性能的热释电传感器十分有利。２热释电传感器的工作原理２．｛

6、热释电电流的输出热释电传感器利用的止是热释电效应，是一种温度敏感传感器。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，元件两个表面做成电极而构成响应元。当传感器监测范围内温度有△Ｔ的变化时，因热释电效应会在两个电极上产生电荷ＡＱ，即在两电极之间产生一微弱电压ＡＶ。由于它的输出阻抗极高，所以传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷△Ｏ会跟空气中的离子结合而消失，当环境温度稳定不变时，ＡＴ＝Ｏ，传感器无输出。热能囫检测电路书ＯＯＯＯＯ热ｊＦ衡条件Ｔ［Ｋ】温度变化造成极化Ｔ＋△Ｔ【Ｋ】《弓ｏｏｒ—一女ｏ＠ｏ｝图１热释电效应形成的原理图２呈一

7、霾扣品体热释电响应元及其传感器．Ｘ－作原理与所有热传感器一样，热释电传感器的：［作原理可以用３个过程来描述：由辐射转化为热的吸收过程：由热转化为温度的加热过程：由温度转化电的测温过程。加热过程与热敏电阻、热电偶是类似的。根据热平衡方程，对周期变化的红外辐射响应元温升为△』（，２——了２＝２ｉＧ４１－ｉ－∞２ｆ２ｒ１、．，椰式中：①一正弦变化辐射功率峰值；∽一辐射角频率；ｅ一响应元比辐射率；Ｇ一响应元热导，单位１／ＷＫ：ＴＴ＝Ｃ／Ｇ热容与有效热导之比，即热时间常数，单位Ｓ。而热释电电流与辐射角频率、响应元面积、温升成正比，即‘＝ｃｏＰＡｄ△乃

8、式中：Ｐ一热电系数；Ａｄ一响应元面积。将式（１）代入式（２），则有ｒ，、ｌｃ，＝—］——鲁①ｓｃｏＰＡ，，，Ｇ√１＋０９２Ｔ２ｆ１１可见，对于特定的响应元（其面积Ａｄ、热电系数Ｐ