《论文_红外传感器分析(定稿)》

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1、红外传感器一、摘要本文主要对红外传感器的一些原理和前景进行了介绍。然后主要阐释了红外传感器的温度补偿关键字：红外传感器，工作原理，温度补偿二、红外传感器的应用和介绍红外测温技术出于其方便、快速、准确的特点而被广泛应用于医学、航空以及钢铁制造等T业屮。红外温度传感器是实现非接触式红外测温的关键器件，红外热释电温度传感器。该传感器具有很好的重复性和较高的灵敏度，它由温差热电堆和热敛电阻丙部分构成。红外辐射技术在最近40多年屮已经发展成为一门新兴技术科学。它在广泛的应用领域中，特别是在科学研究、军事工程和医学方面起着极其重要的作用。例如在红外制导火箭、红外成像、红外遥感等。而红外辐射技术的

2、重要工具就红外传感器，红外传感器已经在现代化的生产实践中发挥着它的巨大作用。尤其是在在实现远距离温度监测与控制方面，红外温度传感器以其优界的性能，满足了多方面的要求，因而在产品传感器大显身手的地方。因此红外传感器的发展前景也是不可佔量的。三、红外传感器原理芒缢犁的红外传感器系统框任何物体都会发出电磁辐射，这种电磁辐射能被红外温度传感器测量。当物体温度变化时，其辐射出的电磁波的波长也会随Z变化，红外传感器能将这种波长的变化转换成温度的变化，从而实现监控、测温的目的。红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路。光学系统按结构不同可分为透射式和反射式两类。检测元件按工作原理可分为热敏检测

3、元件和光电检测元件。热敏元件应用最多的是热敏电阻。热敏电阻受到红外线辐射时温度升高，电阻发生变化，通过转换电路变成电信号输出。光电检测元件常用的是光敏元件，通常由硫化铅、硒化铅、神化钢、神化铢、确镉汞三元合金、错及硅掺杂等材料制成。红外传感器具有以下两种功能：①利用因由入射光能量激励的电子而产生的电导率变化，或者电动势的量子型红外传感器，包拾光敏二极管和光敏电阻器等你.②利用因基于黑体辐射的红外能量的吸收而产生的温度变化的加热型红外传感器，包括热式电型红外传感器和热屯锥等。RE200B红外传绘器结构120mm红外光源反尤镜光周长44mm滤光片自然界一切温度高于绝对零度(-273.15

4、°C)的物体。由于分子的热运动都在不停地向周围空间辐射包括红外波段在内的屯磁波。其辐射能量密度与物体本都是根据普身的温度关系符合普朗克(Plank)定律。红外测温的原理是一样的,朗克原理。一般理解红外测量的是物体的温度.其实测的是目标物与传感器或者说是物体与环境温度之间的差值。物体辐射能量的大小直接与该物休的温度有关.具体地说，是与该物体热力学温度的4次方成正比.用公式可表达为:E=5e(T4-T4o)(1)式中,E是辐射出射度.单位是W/m3；5是斯蒂芬一波尔兹曼常数,5.67X10-8W/(m2-K4)；£是物体的辐射率：T是物体的温度(K)；To是物体周I韦I的环境温度(K)。

5、光吸收区域红外光源特定波长的光接收器光电转换•输岀红外传够醫工作原理（过程2）/GAS气体]z.体址先片^hyyyry^y：红外粗气样宣红外检■■红外传作原理(过程3)■体算光片红外先■SDf气林废水早四.红外传感器的温度漂移和非线性问题温度漂移问题阻测温冋路温度漂移的原因：引起热敏电阻测温冋路温度漂移的原因主要有：电源的精度和稳定性，热缴电阻是通过阻值的变化来测定温度，它需要通过电源将电阻信号转化为电压信号，其电源一般多采用电压源，电源输出电压的微小波动都会影响测量结果的准确性，所以耍尽可能的提高电源输出电压的精度和稳左性来提高温度测量的粘•度;环境温度是造成温漂的主要原因；测量

6、时间会造成时漂；两热敏电阻特性不同会造成直流漂移；运算放大器、模/数转换器等元器件均存在温漂。在众多因素中，环境温度的变化也即温漂对红外轴温控系统的轴温的准确测量影响最大，也是本文要解决的主耍问题z—。根据热敏电阻红外传感器测温的方法根据热敏电阻红外传感器的内部结构，采用电桥法将热敏电阻值转化成电压信号是一种方便的方法。.当选择Rl=R2=RlO=RlO(RtO为热敏电阻Rl在绝对参考温度TO时的阻值，RtO的含义亦相同)并HR1,R2和RtO的温度特性基木一致时，电桥输出误差最小。此时电桥的输出电压Vi={(R-Rr)/2(R+Rt))Vcc.理想情况，当无热源时，电桥输出电压为零

7、。从上式可看出，电桥输出电压Vi与热敏电阻Rt的阻值成非线性关系。图3运放输出电压与梆源温度曲线(V°-T曲匏?温漂的补偿方案解决温漂的补偿方法通常有两种，一种是设计专门的补偿电路进行补偿，另-种是利用软件即程序进行补偿。综合温漂补偿的方法，本文中采用以下方法进行温漂的补偿：(1)采用精密元件仪器采用热稳定性好，梢度高的元器件可从根本上降低温漂。(2)提高电源的特性采用高精度、低温漂、低压差集成稳压元件来构成稳压电源,从根本上提高基准电源的精度和稳定性。(