KC04020404-m01红外线传感器的工作原理课件

*,传感器及应用,任务,1,：波峰焊炉内的温度检测,任务,2,：智能冰箱内的温度检测,任务,3,：仓库内的温度检测,任务,4,：开关柜的温度检测,项目二、物联网中的温度检测,传感器及应用,红外线传感器的工作原理,任务,4,：开关柜,的温度检测,红外传感器是利用红外辐射实现相关物理量测量的一种传感器。红外传感器的构成比较简单，它一般是由光学系统、探测器、信号调节电路和显示单元等几部分组成。其中，红外探测器是红外传感器的核心器件。,1,、分类,红外线传感器的工作原理,红外探测器种类很多，按探测机理的不同，通常可分为两大类：,热探测器,和,光子探测器,（,1,）热探测器,红外线被物体吸收后将转变为热能。热探测器正是利用了红外辐射的这一热效应。当热探测器的敏感元件吸收红外辐射后将引起温度升高，使敏感元件的相关物理参数发生变化，通过对这些物理参数及其变化的测量就可确定探测器所吸收的红外辐射。,红外线传感器的工作原理,热探测器的工作机理是：利用红外辐射的热效应，探测器的敏感元件吸收辐射能后引起温度升高，进而使某些有关物理参数发生相应变化，从而确定探测器所吸收的红外辐射。,与光子探测器相比，,热探测器的特点是：响应波段宽，响应范围为整个红外区域，温室下工作，使用方便，但,热探测器的探测率比光子探测器的峰值探测率低，响应时间长。,红外线传感器的工作原理,热探测器主要有,4,类：热释电型，热敏电阻型，热电阻型和气体型。,在这,4,种类型的探测器中，热释电探测器,探测,效率最高，频率响应最宽，所以这种传感器发展得比较快，应用范围也最广。,红外线传感器的工作原理,热,释,电,探,测,器,在外加电场作用下，电介质中的带电粒子（电子、原子核等）将受到电场力的作用，总体上讲，正电荷趋向于阴极、负电荷趋向于阳极，其结果使电介质的一个表面带正电、相对的表面带负电，把这种现象称为电介质的,“,电极化,”,。,红外线传感器的工作原理,对于大多数电介质来说，在电压去除后，极化状态随即消失，但是有一类成为,“,铁电体,”,的电介质，在外加电压去除后仍保持着极化状态。,一般，铁电体的极化强度,P,s(单位面积上的电荷)与温度有关，温度升高，极化强度降低。温度升高到一定程度，极化将突然消失，这个温度被称为居里点，在居里点以下，极化强度,P,s是温度的函数，利用这一关系制成的热敏类探测器称为热释电探测器。,3,、热释电探测器,红外线传感器的工作原理,热释电探测器的构造是把敏感元件切成薄片，在研磨成5-50m的极薄片后，把元件的两个表面做成电极，类似于电容器的构成。为了保证晶体对红外线的吸收，有时也用黑化晶体或在透明电极表面涂上黑色膜。当红外光射到已经极化了的铁电薄片上时，引起薄片温度的升高，使其极化强度(单位面积上的电荷)降低，表面的电荷减少，这相当于释放一部分电荷，所以叫热释电型传感器。,红外线传感器的工作原理,释放的电荷可以用放大器转变成输出电压。如果红外光继续照射，使铁电薄片的温度升高到新的平衡值，表面电荷也就达到新的平衡浓度，不再释放电荷，也就不再有输出信号。这区别于其他光电类或热敏类探测器，这些探测器在受辐射后都将经过一定的响应时间到达另一个稳定状态，这时输出信号最大，而热释电探测器则与其相反，在稳定状态下，输出信号下降到零，只有在薄片温度的升降过程中才有输出信号。,红外线传感器的工作原理,光子探测器型红外传感器是利用光子效应进行工作的传感器。所谓光子效应，是当有红外线射入到某些半导体材料上，红外辐射中的光子流与半导材料中的电子相互作用，改变了电子的能量状态，引起各种电学现象。通过测量半导材料中电子性质的变化，可以知道红外辐射的强弱。,4,、光子探测器,红外线传感器的工作原理,光子探测器和热探测器的主要区别是：,光子探测器在吸收红外能量后，直接产生电效应；,热探测器在吸收红外能量后，产生温度变化，从而产生电效应，温度变化引起的电效应与材料特性有关。,红外线传感器的工作原理,谢谢关注！,