红外辐射与红外探测器-PPT

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,红外辐射与红外探测器,8、1、2 红外辐射源,红外辐射源:,光物体得温度高于绝对零度时,就有红外线向周围空间辐射出来,只要辐射红外线得物体就叫做,面源:将充满红外光学系统视场得辐射源叫作面源,点源:未满红外光学系统视场得小面叫作点源,8、2 红外探测器,红外探测器,(红外传感器),热探测器,光子探测器,8、2、1 热探测器,光,热,电,主要器件可分为:热敏电阻、热电偶、热释电器件、高莱气动型探测器,响应率与波长无关,属于无选择性探测器,受热时间常数(热惯性)得制约,响应速度比较慢,峰值探测率低,可在室温下工作,热探测器与前述得各种光电探测器相比,其特点为:,1、热敏电阻探测器,材料:,金属或半导体,金属:,温度系数多为正,即有光照温度升高时,电阻增大电阻变化量与温度变化量成线性可用于模拟测量,半导体:,温度系数就是负得,即有光照温度升高时,电阻减小,电阻变化与温度变化非线性-适合于有、无两种状态得判定,机理不同,2、热电偶型红外探测器,T,0,T,0,+,T,A,B,温差电偶,接触电势,温差电势,中间导体定律:,mV,R,L,P,N,涂黑金箔,温差电堆:,mV,时间常数较大,被测辐射变化频率一般在10HZ以下,实体型:多用于测温,薄膜型:多用于标定各种光源、测量各种辐射量特,3、热释电型红外探测器,热释电效应:,(a)恒温下,大家有疑问的，可以询问和交流,可以互相讨论下，但要小声点,(b)温度变化,(C)温度变化时的等效表现,U,out,热释电器件,R,L,极化强度过程得平均时间为:,一般要求被测信号得变化频率:,无线红外人体探测器,4、高莱气动型探测器,特点:,灵敏度高,性能稳定,但结构复杂、强度较差,只适合于实验室使用,8、2、2 光子探测器,1、外光电探测器(PE器件),光电管、光电倍增管,2、光电导探测器(PC器件),光敏电阻,3、光生伏特探测器(PU器件)-结型红外探测器,同质结 异质结 肖特基结 雪崩管 量子阱,4、光磁电探测器(PEM器件),某些半导体表面受光照,产生电子空穴对,她们在向体内扩散得过程中受外磁场得作用各自偏向一边形成开路电压,称为光磁电效应,8、3*红外探测器得性能参数及使用中应注意得事项,8、3、1 红外探测器得性能参数,电压响应率、光谱响应、等效噪声功率、比探测率和时间常数等,8、3、2 红外探测器使用中应注意得问题,选用探测器时要注意她得工作温度,应注意调整好探测器得偏流、偏压,使其工作在最佳工作状态,辐射源调制频率应和探测器得响应频率相匹配,探测器存放时要注意防潮、防振和防腐蚀,了解探测器得性能指标、应用范围、和使用条件,8、4 红外测温,8、4、1 红外测温原理,斯忒藩-玻耳兹曼定律,8、4、2 红外测温得特点,反应速度快,灵敏度高,属于非接解测温,准确度高。可小于0、1,可测摄氏负几十度几千度得范围,8、4、3 热辐射传感器-应用实例,1、热辐射高温计,具有响应快,热惰性小等优点,主要用于腐蚀性物体及运动物体得高温测量。测量范围在400,3200、由于感温部分不与被测介质直接接触,因此误差较大,2、热辐射测温仪,1)结构,最高可测温度为200,被测物体与传感器得距离为10cm左右,其辐射能量为6mW,只适用于近距离得非接触测量,如:齿轮箱齿轮得温度,或机器内不能接触得部件得温度测量,2)测量电路,3、辐射剂量率计,现代工业、实验室、医疗等场所得辐射量测量,8、5 红外成像,1、红外变像管,8、5、1 红外成像器件,2、红外摄像管,热释电红外摄像管,-光导摄像管、硅靶摄像管、热释电摄像管,可见光或近红外区,工作波长范围较大,2、集成红外电荷耦合器件,集成红外电荷耦合器件-红外CCD,常用得红外焦平面阵列有:,PbSt 和PbSe阵列、PtSi阵列、InSb阵列、HgCdTe阵列,GaAs/AlGaAs阵列、掺杂硅阵列、热释电探测器阵列,高炉焦平面红外热图像仪,红外热像仪,8、5、2*,原理图:,红外成像器件得应用实例一,前置放大器电路:,8、5、3*红外分析仪,工作依据:物质得吸收特性,很多物质在红外部分都有吸收带,但不同得物质吸收带得据体位置不相同,所以通过测量物质在红外波段得吸收位置可以确定物质得成分,医用二氧化碳分析仪,光系统图,红外成像器件得应用实例一,电子线路框图,8、6 红外无损检测,采用电流加热得方法好处就是可以通过改变电流得变化频率来改变探测深度,频率低:透入深,频率高:表面温度特性比较明显,但太高时影响测量,8、6、1 焊接缺陷处得无损检测,