第06章热探测器ppt课件.ppt

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1、光电效应光热效应光电探测器包括所有将光辐射能（红外、可见及紫外光辐射）转变为电信号的一类器件。第06章热探测器ThermalDetector利用光热效应（PhotothermalEffect）制作的器件称为热探测器，也称热电探测器。光热效应6.1热探测器的基本原理及特性光热效应例：温差电效应实验证明：A、B两端均有电动势，若将A置于热端，B置于冷端，则A端电动势高于B端，回路中会产生电流。光辐射温升电动势变化第06章热探测器ThermalDetector利用光热效应（PhotothermalEffect）制作的器件称为热探测器，也称

2、热电探测器。光热效应吸收辐射——光能转换为热能，温升——某种参量变化（电动势、电阻、电容、容积）——探知辐射的存在和强弱第06章热探测器ThermalDetector利用光热效应（PhotothermalEffect）制作的器件称为热探测器，也称热电探测器。热电偶和热电堆测辐射热计*气动探测器热释电探测器6.1热探测器的基本原理及特性光热效应吸收辐射——光能转换为热能，温升——某种参量变化（电动势、电阻、电容、容积）——探知辐射的存在和强弱两步分析1.确定温升（共性）2.确定参量变化（个性）6.1热探测器的基本原理及特性光热效应6.

3、1.1热流方程及其求解6.1.2热探测器的共性分析6.1.1热流方程及其求解1.热流方程内能的增加与环境热交换吸收的能量2.热探测器的温升仅考虑交变温升6.1.1热流方程及其求解6.1.2热探测器的共性分析1.调制频率及热学参量（1）适用于低频（2）热响应时间－－毫秒～几秒量级（3）热导G的影响:灵敏度，响应时间1.调制频率及热学参量讨论：热导G对探测能力的影响1.调制频率及热学参量热导G热传导--细导线热对流--真空热辐射减小到零？热导G受热辐射的限制存在热导极限值GR热导的极限－－探测极限热导极限值GR求热导极限值GR辐射出射度

4、黑体辐射出射度辐射的总通量：1.调制频率及热学参量辐射热导：热导极限值6.1.2热探测器的共性分析探测极限（常温）温度噪声均方根值热导极限值噪声等效功率2.热探测器的噪声等效功率辐射热导：温度噪声均方根值：6.1.2热探测器的共性分析2.热探测器的噪声等效功率物理意义：衡量实际热探测器性能的比较基准1.由于GR存在，NEP存在极限2.实际的NEP值比上述数据大？－－热探测器的探测极限6.1.2热探测器的共性分析实际的D*值比上述数据小2.热探测器的噪声等效功率6.1.2热探测器的共性分析热探测器理想D*值：6.1.2热探测器的共性分

5、析热探测器实际D*值：3.热探测器与光子探测器的比较6.1.2热探测器的共性分析光子探测器热探测器3.热探测器与光子探测器的比较6.1.2热探测器的共性分析光子探测器热探测器3.热探测器与光子探测器的比较6.1.2热探测器的共性分析光子探测器热探测器工作机理响应时间比探测率光谱响应光子－电子光－热－电ns～msms～s峰值D*109～1016峰值D*108～109波长选择性平坦性第06章热探测器ThermalDetector热探测器的基本原理及特性热电偶和热电堆测辐射热计*气动探测器热释电探测器6.2热电偶和热电堆热电偶（Therm

6、ocouple）－－又称为温差电偶热探测器：吸收辐射Φ—ΔT—某个量变化—测量Φ热电堆（Thermopile）－－又称为温差电堆基本原理：温差电效应：Φ—ΔT—ε例1：热电堆实物照片6.2热电偶和热电堆热电偶结构：－－温差热电偶：－－辐射热电偶：材料：金属铂、铹温差电动势：~100μV/℃材料：半导体温差电动势：~500μV/℃对比：原理结构、接触和非接触、测量对象6.2热电偶和热电堆半导体测辐射热电偶基本原理？？6.2热电偶和热电堆PN-+-+T0+△TT0热电偶的等效热导：6.2热电偶和热电堆热流方程热流模型热电偶的热流方程热电

7、偶的等效热导：6.2热电偶和热电堆热电偶的热流方程热电偶的输出电压珀耳帖温差热效应热电偶主要参数1、电压灵敏度2、热响应时间常量3、内阻4、噪声等效功率6.2热电偶和热电堆热电偶和热电堆比较：6.2热电偶和热电堆冷端热端热电堆的内阻热电堆的温差电动势－－可达几十千欧，阻抗匹配－－测量误差，测量分辨率问题：热电堆提高光电灵敏度？热电偶和热电堆比较：6.2热电偶和热电堆冷端热端热电堆的测量误差热电堆的噪声准确度比热电偶要高主要是热噪声，温度噪声影响较小冷端温度补偿问题热电偶(热电堆)主要参数例：电压灵敏度热响应时间常数噪声等效功率内阻6

8、.2热电偶和热电堆比探测率6.2热电偶和热电堆应用－－面向定量化红外遥感的热电堆探测器定标技术－－电磁炉非接触式测温方案－－冷端温度补偿问题应用举例第06章热探测器ThermalDetector热探测器的基本原理及特性热电偶和热电堆测