热释电传感器及系统

《热释电传感器及系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、原理噪声分析原理通常人体37°C,是非常好的辐射源，人体温度与外界温度不同，不断进行热交换2Q15a3025215(-W左)0圣洱遐波长（pm）峰值9.4um左右，人体辐射检测范围5-14um.噪声：前置放大器噪声1.热噪声电流2.放大器噪声电流3.温度噪声电流总电流等于三种噪声相加热释电元件等效电阻高达lO,oQ,为了获得最佳噪声系数，必须进行阻抗匹配，前置级一般釆用高输入阻抗的JFET管与之匹配，制作时，热释电器，输入电阻器，第一级JFET封装在一个管壳内，成为一个不可分割的整体。第一级输出JFET的信噪比主要取决于热释

2、电红外传感器。为了使热释电红外传感器只对红外光谱中一段红外辐射敏感，必须在探测器前设置滤光片。用丁•人体检测的热释电红外传感器在0.2um-20urn范围内几乎是稳定不变的，热释电体体表贴上7・10um的滤波片，可以避免辐射和其他红外辐射的干扰，从而减少误报。噪声模型fArip热流方程&)*—^―+aQT=aW(r)对其进行laplace变换得△T(g也)a)(s+e/©())热释电产生的电流I(S)=SQ(S)电荷Q(S)是热释电系数p,温度变化AnS)和热释电表面及巧三者的乘积。得到/(5)_aW{S)pF(lS兔㈡+⑦

3、/aQ)代入购、0用Cs、Fd代入，d代表热释电材料的厚度訂a严C4卩代表热时间常数.得到/(沪丝=型型(a)Cd9S+1)由(a)可知，热释电探测器可作为一个电流源JFET变换阻抗可作为其负载，变换阻抗采用图1的方式。噪声模型可表示为图2的方式图2热释电红外传感器噪声模型Fig.2Noisemodelofpyroelectricinfraredsensor对该电路进行分析，得到等效输出噪声电压频率的曲线。人的步频在0.1Hz-10Hz范围内，这样既可以截止较低的信号也可以截止较高的信号，因为小于0.1Hz的信号易受外界环境

4、变化和元件参数的影响，大于10Hz从图屮可以看出来噪声电压上升速度很快，并且50Hz公频会有较大的干扰。常采用带通滤波器来消除干扰，提升电路的稳定性。010203040S0//I12可采用如下的有源滤波放大电路进行滤波。热释电探测器的分析PIR500BP型号TypeKP500B-P封装EncapsulationTO-5灵敏元面?REleinentSize/Type2.0mmX1.1mmXGap0.9mmDualj?5?元基片材HWindowMaterial硅Si基片厚度WindowThickness0・5mm窗口尺寸Wind

5、owSize4X3mm工作波长PassBand5-14(0755-883653411)平均逶过率Transmittance>75%输出信号Signal[Vp-p]>2.2V(420。k黒体1Hz调制频率0・3-3.0Hz带宽72・5db灵敏度Sensitivity3300V/W探测率(D*)Detectivity1.5X108cjnHz1/2/W噪声Noise(Vp-p)<200mV(mVp-p)(25"C)平衡度Balance<20%工作电压OperatingVoltage2.2-15V工作电流OperatingCurre

6、nt8.5-24U-A(VD=10V,Rs=47k^,25*C)源极电压SourceVoltage0.4-1.IV(VD=10V,Rs=47k^,25*C)工作温度OperatingTemperature-30°C-+70"C保存温度StorageTemperature-40"C-+80"C视场FieldofView中心角138°X125°(1)灵敏元面积较为小巧，采取双灵敏元互补的方法抑制温度变化产生的干扰，提高传感器的工作稳定性。(2)工作波长人体热辐射峰值9.4um,范围5-14um,探测器波长十分符合要求，正好满足。

7、为方便以下的讨论带宽A/=10Hz(3)灵敏度灵敬度33OOV/W,灵敬度很好。(4)比探测率D=1.5*10"Hz/W由探测面积A/=0.02cm2带宽纣二10也计算出(5)噪声等效功率jA.Af°NEP小dJ=9.3*10”D(1)散粒噪声可=2刃纣=2・717*10"必2(2)热噪声~；r=4kTAf/R=1」6*1(严曲可见散粒噪声为主要噪声。