(6.3.2)--6.5.2热释电效应与热释电探测器
热释电探测器介绍
热释电红外线传感器热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。
在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。
由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。
为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大70分贝以上，这样就可以测出10~20米范围内人的行动。
菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。
当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量幅度。
人体辐射的红外线中心波长为9~10--um，而探测元件的波长灵敏度在0.2~20--um范围内几乎稳定不变。
在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7~10--um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。
被动式热释电红外探头的工作原理及特性：人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。
人体发射的10UM 左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。
红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。
1)这种探头是以探测人体辐射为目标的。
所以热释电元件对波长为10UM左右的红外辐射必须非常敏感。
光电传感技术论文热释电探测器及其应用
光电传感技术论文热释电探测器及其应用This model paper was revised by LINDA on December 15, 2012.光电传感技术热释电探测器及其应用院系电子工程学院光电子技术系班级光信息0802姓名 xxxx学号 xxxxx班内序号08考核成绩摘要论述了热释电电探测器的结构及工作原理。
推导出热释电电流，电流响应率，电压响应率的解析表达式，介绍了热点是探测器的红外探测，图像装置及其他应用，推导了热点是探测器在线开关和离走开关的工作原理、电路设计及应用。
对热释电材料进行了分类，对热释电材料、热释电传感器、热释电探测器的性能作了介绍。
关键词热释电探测器、在线开关、离走开关、热释电材料。
热释电探测器是本世纪70年代迅速发展起来的新型探测器，这种探测器具有室温工作、不需制冷、光谱响应无波长选择性、探测度高等特点，现已广泛应用于入侵报警、火灾报警、气体分析、自动门风诸多领域。
1. 热释电传感器热释电探测器的结构由热释电晶体、电极、吸收层、底衬、FET和负载电阻组成．吸收层上方的硅窗口材料只允许特定波段的红外辐射入射到吸收层上．热释电探测器具有自极化效应，晶体处于低于Curie温度的恒温环境时，其自极化强度保持不变，即极化电荷面密度保持不变，这些电荷被空气中的带电离子中和，当红外辐射入射晶体，被晶体吸收后，晶体温度升高，自极化强度变小，即电荷面密度变小．这样，晶体表面存在多余的中和电荷，这些电荷以电压或电流的形式输出，该输出信号可用来探测辐射．相反，当截断该辐射时，晶体温度降低，自极化强度增大，有相反方向的电流或电压输出。
若在dt时间内，热释电晶体温度变化dAT所引起的极化强度变化为dP，则与极轴垂直的晶体表面产生的电流面密度可表达为dt T d dt J ∆==dp th w τ1>>（1） Td ∆dp 称热电系数，用P 表示，这样，J 可表示为 dt Td p J ∆= （2）入射辐射是角频率为w 的正弦调制光，功率幅度为0W ，该辐射可表示为()jwt e W t W 0=，探测器吸收率为n ．此时，探测器温度上升量T ∆由下式确定T G dt T d C e aW jwt ∆+∆=0（3）其中，C 为晶体的热容量，G 为晶体与周围环境的热导率，用Lap1ace 变换方法解方程并利用初始条件0=t ，0=∆T 得()jwte jwC G aW t T +=∆0（4）因此热释电晶体产生的电流可表示为jwtjwe jwC G pAaW dt T d pA I +=∆=0 （5）式中，A 为电极面积。
热释电探测器介绍
热释电红外线传感器热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。
在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。
由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。
为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大70分贝以上，这样就可以测出10~20米范围内人的行动。
菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。
当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量幅度。
人体辐射的红外线中心波长为9~10--um，而探测元件的波长灵敏度在0.2~20--um范围内几乎稳定不变。
在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7~10--um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。
被动式热释电红外探头的工作原理及特性：人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。
人体发射的10UM 左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。
红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。
1)这种探头是以探测人体辐射为目标的。
所以热释电元件对波长为10UM左右的红外辐射必须非常敏感。
热释电效应及应用
热释电效应及应用作者：xxx 学号：xxxxxxx【摘要】本文从热释电的起源谈起，重点说明了热释电效应、热释电测温原理，以及讨论了热释电效应的两种应用——热释电探测器和热释电传感器。
又说明了热释电探测器的性能参数以及热释电探测器目前和未来的应用。
关键字：热释电热释电效应热释电探测器热释电传感器热释电材料1、热释电效应的起源早在公元前315年，古希腊学者在《论石头》一书曾有这样的叙述：电气石不仅能吸引麦秸屑和小木片，而且也能吸引铜或铁的薄片。
这可能是有关热释电现象的最早记录。
具有自发极化的物体，当它的温度发生变化时会产生过剩的表面热释电电荷。
这种热释电效应与熟知的温差电效应不同。
温差电效应是由于电偶两端的温度不同引起电动势。
面热释电效应是由于某些电介质的自发极化随温度变化产生的。
热释电效应只对温度的变化率有响应。
使物体温度发生变化的热交换方式有传导、对流和辐射，但经常使用的是辐射加热方式使热释电材料升温，所以热释电效应的主要应用是制作红外探测器，又称辐射传感器。
这类探测器是以光——热——电转换方式来检测电磁辐射，所以是一种热敏感型器件。
2、热释电效应对于各项异性晶体，晶体存在着固有的自发电极化。
晶体的温度发生变化时，晶体的自发极化强度也随之改变，与极化强度方向垂直的晶体表面就会产生热释电电荷。
宏观上是温度的改变是在材料的两端出现电压或产生电流。
但是，通常情况下这类晶体并不显出外电场因为若这种材料是导体，那么它的自由电荷分布将与内电矩相抵消；如果这种材料是绝缘体，则杂散电荷被吸引而趋附在表面直到与极化引起的表面电荷相抵消，当晶体的温度变化比较快而内部的或外界的电荷来不及补偿热释电电荷，这时会显出外电场这种晶体随温度变化而产生电荷的现象称为热释电效应。
3、热释电材料热释电材料首先是一种电介质，是绝缘体。
它是一种对称性很差的压电晶体，由于分子间正负电荷中心不重合而产生的自发电极化即固有电偶极矩。
在垂直电极化矢量P s 方向的材料表面就会产生束缚电荷，面电荷密度σs=|P s |。
热释电的应用
热释电的应用
热释电的应用主要在以下几个方面：
1.热能转换：热释电材料可以将热量转换为电能，主要用于制造热电发电机和太阳能电池等。
2.热成像：由于热释电材料具有很好的红外热成像性能，可以用于制造红外热成像仪和热成像相机等。
3.传感器：热释电材料可被用于制造各种传感器，如温度传感器、压力传感器等。
4.安全防护：热释电材料可以用于制造火灾探测器、热辐射计等，以防止火灾等安全事故的发生。
5.其他应用：此外，热释电材料还可以用于红外探测、红外辐射测量、红外光谱分析等领域。
以上信息仅供参考，如有需要，建议咨询专业人士。
第六章 热辐射器件(热释电探测器)
∆Q = Ad ∆σ = Ad ∆Ps
改变上式，得： 改变上式，
∆ Q = A
d
∆ Ps ∆ T ∆ T
热释电探测器输出电流： 热释电探测器输出电流： i = lim∆Q = dQ = A dP dT = A γ dT s d d d
∆t→0
热释 电系 数
∆t
dt
RV =
α ωε
0
Ad
×
γ ε rc′
2、噪声等效功率
热释电探测器的噪声主要来自于温度噪声和热噪声 温度噪声 温度噪声功率均方根值为： 温度噪声功率均方根值为：
1 2
∆ ω T = 4 KT G R ∆ f
2
(
)
1 2
= 4 KT
2
d Ad σ T dT
(
= 4 KT
4
∆ T
∆ Tω =
0
=
α P
G
0
2 G 1 + ω 2τ H
(
α Pω
)
1 2
exp [i (ω t + φ )]
温升与辐射功率的相位差： φ = arctg ωH 温升与辐射功率的相位差： G 响应时间： 响应时间：
τ
H
=
H G
二、热探测器的极限探测率
根据斯忒番-玻耳兹曼定律， 根据斯忒番-玻耳兹曼定律，若器件的温度为T，接收面积为
一
1．热释电材料
热释电效应
极性晶类，晶体内正、 极性晶类，晶体内正、 负电荷中心并不重合， 负电荷中心并不重合， 晶体原子具有一定电矩； 晶体原子具有一定电矩； 也就是说晶体本身具有 自发极化特性。 自发极化特性。但介质 中的电偶极子排列杂乱, 中的电偶极子排列杂乱, 宏观不显极性。 宏观不显极性。
实验报告红外线的特性与应用
实验报告红外线的特性与应用实验报告：红外线的特性与应用一、引言红外线是一种电磁波，其波长在 076 微米至 1000 微米之间。
红外线在我们的日常生活和众多领域中都有着广泛的应用，从遥控器到医疗诊断，从安防监控到工业生产，红外线技术发挥着重要的作用。
为了更深入地了解红外线的特性和应用，我们进行了一系列实验。
二、红外线的特性（一）热效应红外线的最显著特性之一就是其热效应。
当红外线照射到物体上时，会引起物体分子的振动和转动，从而使物体温度升高。
这一特性在红外加热、红外理疗等方面得到了广泛应用。
（二）穿透能力红外线具有一定的穿透能力，但不同波长的红外线穿透能力有所差异。
例如，短波长的红外线穿透力较弱，而长波长的红外线则能够穿透一些较薄的物质。
（三）反射和折射红外线如同可见光一样，在遇到不同介质的界面时会发生反射和折射。
这一特性在红外光学系统中有着重要的应用。
（四）频谱特性红外线的频谱范围较宽，不同波长的红外线具有不同的特性和应用。
三、实验设备与材料（一）红外发射源使用了红外发光二极管作为红外发射源，能够稳定地发射特定波长的红外线。
（二）红外探测器采用了热释电红外探测器和光电二极管探测器，用于检测红外线的强度和波长。
（三）光学元件包括透镜、反射镜等，用于对红外线进行聚焦、反射和折射。
（四）实验样品准备了不同材质和厚度的物体，如塑料、玻璃、纸张等，以研究红外线的穿透特性。
四、实验过程与结果（一）红外线热效应实验将红外发光二极管对准一块金属片，经过一段时间后，用温度计测量金属片的温度升高情况。
结果发现，金属片的温度明显升高，证明了红外线的热效应。
（二）红外线穿透实验分别用不同波长的红外线照射不同材质和厚度的物体，观察在另一侧探测器接收到的红外线强度。
实验发现，短波长红外线难以穿透较厚的物体，而长波长红外线能够穿透一些较薄的塑料和纸张。
（三）红外线反射和折射实验通过改变红外线入射角度和使用不同折射率的介质，观察红外线的反射和折射情况。
热释电原理
热释电原理热释电现象是指当物体中存在温度梯度时，会发生电荷分布的现象。
这种电势差被称为热释电电势差。
热释电效应是一种源于非平衡热力学理论的自然现象。
在很多实际应用中，热释电现象被用来实现物体温度测量、红外探测、长距离无线通讯和防盗技术等。
本文将介绍热释电原理及其在实际应用科技领域中的应用。
我们先来了解一下热释电效应发生的基本原理。
从微观角度上讲，这种效应产生的根源，是由于电荷的热扰动及其在材料中电子散射行为引起的。
如果物体中存在温度差异，其中光电活性材料就会发生外部电场的修正行为，也就是产生所谓的热释电电势差。
这种电势差与温度的梯度成正比。
热释电效应的产生还与材料中的电子特性有很大的关系。
在低温下，材料的导电性非常小，甚至可以达到绝缘状态，因此称为绝缘体。
当材料被加热时，由于电子在材料中移动速度的增加及其能隙的缩小，材料就会逐渐变成一种导体，并产生电子热荷运动。
在这种情况下，热释电效应就会出现。
与其他物理现象不同的是，热释电电势是不依赖于材料形状及其大小的，也与传统的热电效应有所不同。
在热电效应中，温度梯度对电势的影响仅限于材料的两端，而在热释电效应中，电势的变化却可以遍及整个材料的各个部分。
热释电现象所形成的电势差，可以被用来测量材料表面或周围环境的温度差异。
在现代科技中，人们采用热释电相机进行红外成像是一种很常见的方法。
这种相机利用热释电效应在材料表面形成的电势差来显示物体的红外图像，从而实现可见光不可见的热像识别。
这种技术在很多领域中广泛应用，如科研、环保、军事、交通等领域。
在防盗技术领域，热释电原理也被广泛应用。
在一些保密场所或者公共场所，安装了热感应器可以实现自动检测，警示系统以及视频监控等功能。
当存在人或者其他动态物体时，产生的热释电信号可以被热感应器检测到，并转化成电信号，再由相应的处理器和警示器进行指示和警告。
热释电效应是一种基于非平衡态热力学理论的自然现象，它具有广泛的应用及研究价值，并被广泛应用于红外成像技术、长距离无线通信、防盗技术等诸多领域。
热释电探测器
［３ Ｔ ｙｏ ２ ａ ｌｒＪＳ，Ｓ ｍｍａｇｅ Ｅ，Ｓ ｅ ｎｙ Ｄ Ｗ ，ｅ ａ． ｏ ｒｒｎＧ ｗ ｅ ｅ ｔ １．Ｔｈ ａ ｒ ａｉｎａ ｄ ｔｓｉｇｏ ｐｉ ｏ ＵＶ ｒｊｃｉｎＬｉ ｏ ｒｐ ｙ［ ］ ｅｆｂｉ ｔ ｎ ｅｔ ｆ ｔ ｓｆｒＥ ｃ ｏ ｎ ｏ ｃ Ｐ ｏｅｔ ｔ ｇ ａｈ Ｊ ． ｏ ｈ
２３． ０ １
［ ３ Ｄ ｐｒ Ｊｋ ｂ ．Ｃ ｍ ｉ ｔ ｎｏ ｓ ｒ ｃ ａａｔｒａｉ ｃ ｎ ｕ ｓｆ ｖ ｓ ｇ ｔ ｇｏ ｔ ａ ｔｉ ｆｍ ｃ ｍ ｏ ｅ ｔ Ｊ ．Ａ ｐ ９ ｕ ａ ｅＡ， ａ ｏ ｓ ｒ Ｓ ｏ ｂ ａｉ ｆ ｕｆ ｅｃ ｒｃ ｉ ｔ ｎｔ ｈ ｉ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ ａｉ ｐｉ ｌ ｈ — ｌ ｏ ｐ ｎ ｎ ｎ ｏ ａ ｈ ｅｚ ｏ ｅ ｑ ｏｉ ｉ ｎ ｃ ｎ ｉ ｓ［ ］ ｐ ｌ
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・１ Ｏ ・ ４
光
学
仪
器
第 ２ 卷 ８
制构 多层膜反 射率 主要 受 基底 的表 面粗糙 度影 响 。 因此 ， 以通 过 多层 膜 的反射 率高 低 间接 表征 多层 膜基 可
底的粗 糙度 。 实验 结果 表 明 ， 要提 高 极紫外 多层膜 反射 率 ， 必须 选 择合适 的 方法对 基底 表面进 行 清洗 ， 尽可 能减 小基底 的粗 糙度 和损 伤 。 ４ 结 论
应用 Ａ Ｍ 研究了抛光硅 片在不 同的清洗方法预处理后的表面粗糙度的大小 ， Ｆ 为全面准确地给出基
底表 面粗糙 度信 息 ， 相 同 的工 艺参 数 下 ， 在 使用 超高 真空 磁控溅 射 设备 制备 了 Ｍｏ Ｓ 多 层膜 ， ／ｉ 利用 Ｘ 射线 衍射仪 和 同步辐 射光源 对 多层 膜 的散射 和反射 性能 进行 表 征 ， 果 与 ＡＦ 测试 方法 结果 一 致 ： 用 超声 结 Ｍ 使 清洗 方法得 到 的多 层膜 反射 率 较高 （ ８ ６ ＠ １ ． ｎ ， 用擦 拭 方法 会破 坏基 底表 面 ， ６．％ ３ ５ ｍ） 而 降低 了 多层 膜 的
2020年XXX《传感器与测试技术》形成性考核附答案
2020年XXX《传感器与测试技术》形成性考核附答案形考作业一一、判断题（Y对/N错）1．测试技术在自动控制系统中也是一个十分重要的环节。
Y2．金属应变片的灵敏系数比应变电阻材料本身的灵敏系数小。
Y3．热敏电阻传感器的应用范围很广，但是不能应用于宇宙飞船、医学、工业及家用电器等方面用作测温使用。
N 4．电容式传感器的结构简单，分辨率高，但是工作可靠性差。
N5．电容式传感器可进行非接触测量，并能在高温、辐射、强烈振动等恶劣条件下工作。
Y6．电容式传感器不能用于力、压力、压差、振动、位移、加速度、液位的测量。
Y7．电感传感器的基本原理不是电磁感应原理。
N8．电感式传感器可以将被测非电量转换成线圈自感系数L或互感系数M的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出。
Y9．互感传感器本身是变压器，有一次绕组圈和二次绕组。
Y10．差动变压器结构形式较多，有变隙式、变面积式和螺线管式等，但其工作原理基本一样。
Y11．传感器通常由敏感器件、转换器件和基本转换电路三部分组成。
Y12．电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种传感器。
Y13．电阻应变片的绝缘电阻是指已粘贴的应变片的引线与被测试件之间的电阻值。
Y14．线性度是指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。
Y15．丈量偏差越小，传感器的精度越高。
Y16．传感器的灵敏度k即是传感器输出增量与被丈量增量之比。
N17．传感器能检测到输入量最小变化量的能力称为分辩力，当分辩力以满量程输出的百分数表示时则称为分辩率。
Y 18．测量转换电路首先要具有高精度，这是进行精确控制的基础。
N19．电桥是将电阻、电容、电感等参数的变化转换成电压或者电流输出的一种测量电路。
Y20．电桥有两种类型：直流电桥和交流电桥。
Y二、XXX答题1．传感器的输出旌旗灯号通常可以分为哪两类？并举例说明。
答：1模拟式：传感器输出的是模拟电压量；2数字式：传感器输出的是数字量，如编码器式传感器。
热热释电探测器讲义
热释电效应当人体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象，被称为热释电效应。
能产生热释电效应的晶体称之为热释电体或热释电元件。
热释电红外传感器通过目标与背景的温差来探测目标。
一般人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。
热释电红外传感器的特点是反应速度快、灵敏度高、准确度高、测量范围广、使用方便，随着相关信号处理器性能和可靠性的不断提高，热释电晶体已广泛用于红外光谱仪、红外遥感以及热辐射探测器，因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士的欢迎一：工作原理和结构1.1：热释电效应当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象，被称为热释电效应。
通常，晶体自发极化所产生的束缚电荷被来自空气中附着在晶体表面的自由电子所中和，其自发极化电矩不能表现出来。
当温度变化时，晶体结构中的正负电荷重心相对移位，自发极化发生变化，晶体表面就会产生电荷耗尽，电荷耗尽的状况正比于极化程度，图1表示了热释电效应形成的原理。
能产生热释电效应的晶体称之为热释电体或热释电元件，其常用的材料有单晶(LiTaO3 等)、压电陶瓷（PZT等）及高分子薄膜（PVFZ等）[2]热释电传感器利用的正是热释电效应，是一种温度敏感传感器。
它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，元件两个表面做成电极，当传感器监测范围内温度有ΔT的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷ΔQ，即在两电极之间产生一微弱电压ΔV。
由于它的输出阻抗极高，所以传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。
热释电效应所产生的电荷ΔQ会跟空气中的离子所结合而消失，当环境温度稳定不变时，ΔT=0，传感器无输出。
当人体进入检测区时，因人体温度与环境温度有差别，产生ΔT，则有信号输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出，所以这种传感器能检测人体或者动物的活动。
第06章 热辐射探测器件C 热释电效应 2014123 ok资料
2、热释电器件的工作原理 ①热释电器件的电流响应 A、将热电晶体放进一个电容器极板之间，晶体 被极化，设自发极化矢量为 Ps ，Ps 的方向垂直 于电容器的极板平面。接收辐射的极板和另一 极板的重迭面积为 Ad。由此引起表面上的束缚 极化电荷为: Q A d s A d P s 接收辐射时，会引起晶体的温度变化 T 从而 引起面束缚电荷的变化：
s
Ps
热释电现象是通过所谓热电材料实现的。
热电材料首先是一种电介质，是绝缘体。是一 种结晶对称性很差的晶体，因而在常态下具有 自发电极化(即固有电偶极矩)。
由电磁理论可知： 在垂直于电极化矢量Ps的材料 表面上出现面束缚电荷，面电荷密度σs＝ |PS| 。 由于晶体内部自发电极化矢量排列混乱，因而总的 Ps并不大，再加上材料表面附近分布的外部自由电 荷的中和作用，通常觉察不出有面电荷存在。
释放电荷，热释电器件在恒定辐射作用的情况下
输出的信号电压为零。在交变辐射的作用下才会
有信号输出。
6 热释电效应的解释
温度恒定时，面束缚电荷
被来自晶体内部或外围空
气中的异性自由电荷所中
和，因此观察不到它的自
发极化现象。
外部和内部的自由电 荷中和表面束缚电荷 的时间常数为
和 分别为晶体的
电容率和电阻率。 的值一般在 1 ~ 1 0 0 0 s 之 间 ，即晶体表面上的面束缚电荷可以保持 1 ~ 1 0 0 0 s 的时间。只要使热释电晶体的温度在 束缚电荷被中和掉之前因吸收辐射而发生变化。
和之前，热电体侧面就呈现出相应于温 度变化的面电荷变化，这就是热释电
现象。
§6-3 热释电器件
一、热释电器件的基本工作原理
1、热释电效应 ①电介质的极化
热释离子探测与电气热解气体探测的概念的区别
热释离子探测与电气热解气体探测的概念的区别。
本文从技术的研究角度进行阐述，微可知品牌工程师认为“热释离子”更为准确，同时与“热解粒子”在理解上基本正对的研究对象都属于趋于类似的物质。
最近在一些文章和技术介绍中出现了“热解气体粒子”的名称概念，这个概念与热释离子和为热解粒子有本质上的区别。
“热释离子”和“热解粒子”基本上是指同类物质或级别概念，而“热解气体粒子”在对象上和概念上都有本质的不同。
首先，“热释离子”和“热解粒子”研究的对象基本雷同，研究的是微观世界的物质；而“热解气体粒子”研究的是一种气体或一种颗粒物的宏观的“粒子”。
其次，“热解气体粒子”的物质属于“热释离子”和“热解粒子”，体现出的“气体”特征。
再次，对于“热释离子”探测技术和“热解气体粒子”有本质上的不同。
“热释离子”是微观的物质，微可知采样了独创的“云型”探测；而“热解气体粒子”是宏观的，这类气体对应与光谱确定的波段进行探测。
由于“热释离子”探测技术是新的探测技术，还存在几个明显的误区，这些误区如下：1、进行研究时参考对象参数。
进行研究时参考对象参数/热解粒子探测的效果一温度指标作为参照。
如果是温度的问题，热释离子/热解粒子探测技术存在的意义也不大了，因为温度探测应用目前已经非常成熟。
实事上，高温不代表一定有危害，低温不代表一定没有危害。
在高温条件下工作的热风枪、电热丝、吹风筒、电阻炉等，虽然处于高温状态，但这种工作工况在工作部件的耐受范围，不会产生热释离子，微可知系统就不会发出报警；如果采用了温度和所谓的“热解气体粒子”探测就会发出报警，当然这是正常工作需要，因为这类探测并不能准确探测燃烧的征兆和燃烧危险的隐患，就错误地发出报警信息。
又如磷的燃点为39--40℃，在磷燃烧前更低一些的温度就有热释离子产生，微可知也能探测到燃烧征兆。
所以微可知报警准确性是探测物质燃烧前和在燃烧中的所释放出的热释离子，而不是依靠温度判断，这就探测对象本质的不同而体现产品功能优越性。
热释电探测器
目录目录 (1)摘要 (2)正文 (2)第一章：工作原理和结构 (2)第一节：热释电效应 (2)第二节：被动式热释电红外传感器的工作原理和结构 (3)第三节：热释电红外探头处理芯片原理 (5)第二章：工作特性和参数 (8)第三章：实际应用和发展前景 (9)参考文献 (10)摘要体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象，被称为热释电效应。
能产生热释电效应的晶体称之为热释电体或热释电元件。
热释电红外传感器通过目标与背景的温差来探测目标。
一般人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。
热释电红外传感器的特点是反应速度快、灵敏度高、准确度高、测量范围广、使用方便，随着相关信号处理器性能和可靠性的不断提高，热释电晶体已广泛用于红外光谱仪、红外遥感以及热辐射探测器，因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士的欢迎热释电探测器第一章：工作原理和结构第一节：热释电效应当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象，被称为热释电效应。
通常，晶体自发极化所产生的束缚电荷被来自空气中附着在晶体表面的自由电子所中和，其自发极化电矩不能表现出来。
当温度变化时，晶体结构中的正负电荷重心相对移位，自发极化发生变化，晶体表面就会产生电荷耗尽，电荷耗尽的状况正比于极化程度，图1表示了热释电效应形成的原理。
能产生热释电效应的晶体称之为热释电体或热释电元件，其常用的材料有单晶(LiTaO3 等)、压电陶瓷（PZT等）及高分子薄膜（PVFZ等）[2]热释电传感器利用的正是热释电效应，是一种温度敏感传感器。
它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，元件两个表面做成电极，当传感器监测范围内温度有ΔT的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷ΔQ，即在两电极之间产生一微弱电压ΔV。
3-5-2热电探测器
输入到放大器的电压为:
R V = id
(1 + 2 E2 )1 / 2 式 中 τ E ＝ RC 为 电 时 间 常 量 ， R ＝ Rd ＋ RA ， C ＝ Cd‖CA，将id子代入上式，则：
V
=
αωγAd RP0
G (1 + 2 E2 )1 / 2 (1 + 22 T
)1 / 2
4.热释电器件是目前最受重视的热探测器，其机械强度、 响应率、响应速度都很高。在使用这类器件时要特别注 意以下几点； 只能测量交变辐射，对恒定辐射无响应； 机械振动会引起振动噪声，使用时应避免振动； 热释电探测器输出阻抗高(1010—1015Ω)，在使用时必须 接以高阻抗负载和高输入阻抗的放大器。
4
小结——热探测器
1.热探测器是一类基于光辐射与物质相互作用的热效应制 成的器件。 它的光谱响应范围宽而且是平坦的。 但对于交变光信号交变频率来说，热探测器是一种窄 带响应器件，其响应速度一般较低。 速度与响应率之积为一常量，因此，选用器件时要综 合考虑。
2.由半导体材料制成的温差热电堆，响应率高，但机械强度 较差，使用时必须十分当心。它的功耗很小，测量辐射时， 应对所测的辐射强度范围有所估计，不要因电流过大烧毁热 端的黑化金箔。保存时，输出端不能短路，要防止电磁感应。 3.测辐射热计，响应率也较高，光敏面采取致冷措施后，响 应率会进一步提高，但它的机械强度也较差，易破碎。流过 它的偏置电流不能大，避免电流产生的焦耳热影响灵敏面的 温度。
四、噪声等效功率
热释电探测器在考虑到放大器的噪声时，主要有电阻的 热噪声、温度噪声和放大器噪声三个分量。 1.电阻的热噪声来自于晶体的介电损耗与探测器相关联的 电阻。 如果等效电阻为R，则电阻热噪声电流的均方值为
热释电探测器原理
热释电探测器原理热释电探测器是一种利用物体释放的红外辐射来检测其存在的传感器。
它利用了物体对热辐射的特定响应，可以在没有可见光的情况下检测到物体的存在。
热释电探测器的原理基于材料的热释电效应和光电探测技术。
热释电效应是指当材料受到红外辐射时，其内部温度会发生变化，从而导致热释电效应。
这是由于吸收红外辐射的能量会使材料的内部结构发生变化，从而引起材料的温度变化。
热释电效应是许多晶体和陶瓷材料特有的性质，利用这种效应可以制造出热释电材料。
一般来说，热释电材料是由铁电陶瓷材料制成的，例如锂钽酸铽等。
热释电材料具有极性晶格结构，当受到红外辐射时，其内部电荷分布会发生变化，从而改变了材料的极化程度。
这种极化程度的变化会产生极化电荷，导致材料表面产生电势差。
这种电势差可以通过金属电极的连接来测量，并将其转化为电信号。
在热释电探测器中，热释电材料通常制成薄膜状，并固定在传感器的表面。
当物体发出红外辐射时，热释电材料会吸收这些辐射并产生温度变化。
这个温度变化会导致材料表面产生电势差，进而形成电流信号。
通过测量这个电流信号的强度和变化，可以确定物体的存在和移动。
为了提高热释电探测器的性能，通常会将其与其他元件结合在一起。
例如，一个常见的热释电探测器系统包括透镜和滤光片。
透镜可以集中并聚焦红外辐射到热释电材料上，从而增强探测器对红外辐射的灵敏度。
滤光片则可以滤除掉除了感兴趣的特定波长之外的其他光线，从而减少背景噪声的干扰。
除了这些基本元件外，热释电探测器还可以结合其他技术来提高其性能。
例如，一些热释电探测器使用微机电系统（MEMS）技术制造，可以实现小型化和集成化的设计。
此外，一些高级探测器还可以采用多个热释电材料和电路来提高灵敏度和分辨率。
总的来说，热释电探测器利用物体对红外辐射的特定响应来检测其存在。
通过利用热释电效应，热释电材料可以转化红外辐射的能量为电信号。
通过测量这个电信号的强度和变化，可以确定物体的存在和移动。
热释电光探测原理
热释电光探测原理热释电光探测原理是一种基于热释电效应的光电传感器原理。
热释电效应是指当光线照射到一个介质上时，光在介质中产生的能量会被物质吸收，并转化为热能。
这种转化产生的热能会导致介质的温度变化，进而引起介质产生内部电场的偏移，从而在介质材料周围产生电势差。
热释电光探测器通常由一块热敏材料、一对电极和一个感应电路组成。
热敏材料一般为晶体或陶瓷材料，如锂钽酸锶钠晶体。
当光线照射到热敏材料上时，热敏材料会吸收光的能量，产生微弱的热能，从而使材料温度变化。
该温度变化会引起热敏材料内部的电势差的偏移。
电极负责检测热释电现象产生的电势差，并将其转化为电信号。
电极通常由金属材料制成，如金属箔或金属薄膜。
电极与热敏材料通过相应的电连接器连接，并将热释电效应所产生的电势差引导到感应电路中。
感应电路是热释电光探测器中的一个重要部分，它负责放大和处理电信号，从而使其更容易被检测和解读。
感应电路通常包括放大器、滤波器和数字转换器等组件。
放大器用于放大电信号，使其足够强大以供进一步处理。
滤波器则用于去除杂散信号和噪音，以保证最终输出信号的准确性和可靠性。
数字转换器则将模拟信号转换为数字信号，以方便后续处理和分析。
热释电光探测器的原理是基于热敏材料的热释电效应，通过热能转变为电势差的变化，最终转化为电信号。
由于热释电效应非常敏感，热释电光探测器可以在微弱光照下工作，并且对红外辐射具有很高的响应度。
因此，热释电光探测器被广泛应用于红外传感、安防监控、人体检测、智能家居等领域。
热释电探测器工作原理
热释电探测器工作原理热释电探测器，听起来高大上，其实就是个能感知温度变化的小家伙。
想象一下，它就像一个超级敏感的“热觉察者”，只要有一点点热量变化，它就能嗅到。
这个小家伙主要利用的是热释电效应。
说白了，就是当某些材料受到温度变化时，它们会释放出电荷。
简单来说，温度一升高，这些材料就像打了鸡血一样，开始“嗨”起来，释放出电流来。
你可以把它想象成一个热爱派对的家伙，温度一上升，它就像被点燃了一样，立马响应。
这种效应的运作原理就像我们日常生活中那种“冷热交替”的感觉一样。
比如说，你在外面冻得瑟瑟发抖，回到家里一开空调，那种温暖瞬间包围你的感觉，哇，简直太美妙了。
而热释电探测器就是利用这种热量的变化来检测周围环境的。
让我们聊聊它的实际应用吧。
你知道吗，它们在安防系统中可是大显身手的。
比如说，夜深人静的时候，家里突然响起警报，原来是这个小家伙发现了潜在的入侵者。
就好比你在家里睡觉，忽然感觉到有个“人”在你周围移动，结果是你那个讨厌的室友又出来找吃的，简直让人无奈。
这种探测器还被广泛应用于一些智能家居设备里。
像是自动开关灯的系统，简直方便得不得了。
你走进一个房间，灯光瞬间亮起，仿佛在说：“欢迎光临，我的主人！”不再需要摸黑找开关，真是省心又省力，简直是懒人的福音。
再说说它的工作原理，听上去复杂，其实并不难。
热释电探测器内有一些特殊的材料，比如说钛酸钡。
当这些材料被热量刺激时，它们的电荷会发生变化，从而产生电流。
这就像是在进行一场热量的“跳舞”，温度一变化，电流就开始欢快地流动，最终被探测器接收到。
有趣的是，这些探测器并不是总是“侦探”周围的热量。
有些时候，它们会“失业”，比如在温度变化不大的环境中。
不过，别担心，它们总是准备好迎接下一次的挑战。
就像我们总会有忙碌和放松的时刻，热释电探测器也是如此。
热释电探测器的优点可多着呢。
它们不需要太多电源，使用起来相对环保。
毕竟，随着科技的发展，节能减排已经成了我们生活中的重要一环。
6.5.2 热释电效应与热释电探测器
6.5 非制冷红外焦平面探测器6.5.2 热释电效应与热释电探测器热释电效应与热释电探测器热释电材料的电滞回线何为热释电？通过热变化释放自身束缚电荷的现象！热释电效应：晶体在没有外加电场和应力的情况下，具有自发的或永久的极化强度，且这种电极化强度随晶体本身温度的变化而变化。
当温度降低时电极化强度升高，当温度升高时电极化强度降低。
使电极化强度降低到零时的温度称为居里温度。
具有热释电效应的晶体在固体物理学中称之为铁电体。
热释电效应热电系数是Ps-T曲线斜率的绝对值并随温度而变化。
当温度较低时，热电系数偏小。
当温度适中时，热电系数的绝对值较大，并且不随温度而明显变化，即η近似为常数，因此，可以认为在该温度区内Ps与T呈线性关系，这也是热释电晶体的有效工作区。
当温度接近居里温度时，热电系数起伏较大并容易退极化。
热释电材料的自发极化强度Ps与温度T的关系热释电效应有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）热释电探测器的工作特点热释电器件的电极化强度与热敏元表面静电电荷密度成正比，故热敏元上的静电电荷面密度随材料温度变化而产生相应的变化，也就是说热图像的写入需要动态的光辐射输入。
如果热敏元温度不变，则其表面电荷被读出电路读出后，将不能再产生新的电荷密度，被读出后这一电荷图像就不复存在。
为了能连续摄取图像，就要求热释器件在每帧画面读出后，能够重新产生热敏面的静电电荷图像。
具体的方法是采取人工方法将恒定的入射辐射变成相应变化的入射辐射。
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）热释电探测器的工作特点通常热释电摄像采用的图像入射方式有如下三种：①平移式：摄像机构对景物作平行移动；②摄全景式：摄像机相对被摄景物在原地转动；③斩光式：在摄像机中设置斩光调制器，周期地截止输入辐射。
摄像机光敏面上的图像不动，但其入射能量周期地变化，因而像面温也随时间周期地发生变化。
调制器通常采用矩形波调制(国外有采用阿基米德螺线的调制器)，调制过程需要与帧扫描同步，其频率取帧频的1/2、1/4或1/8。
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6.5 非制冷红外焦平面探测器6.5.2 热释电效应与热释电探测器
热释电效应与热释电探测器
热释电材料的电滞回线何为热释电？通过热变化释放自身束缚电荷的现象！
热释电效应：晶体在没有外加电场和应力的情况下，具有自发的或永久的极化强度，且这种电极化强度随晶体本身温度的变化而变化。
当温度降低时电极化强度升高，当温度升高时电极化强度降低。
使电极化强度降低到零时的温度称为居里
温度。
具有热释电效应的晶体在固体物理学中称之为铁电体。
热电系数是P
s
-T曲线斜率的绝对值并随温度而变化。
当温度较低时，热电系数
偏小。
当温度适中时，热电系数的绝对值较大，并且不随温度而明显变化，即η近似
为常数，因此，可以认为在该温度区内P
s
与T呈线性关系，这也是热释电晶体的有效工作区。
当温度接近居里温度时，热电系数起伏较大并容易退极化。
热释电材料的自发极化强度P
s
与温度T
的关系
热释电器件的电极化强度与热敏元表面静电电荷密度成正比，故热敏元上的静电电荷面密度随材料温度变化而产生相应的变化，也就是说热图像的写入需要动态的光辐射输入。
如果热敏元温度不变，则其表面电荷被读出电路读出后，将不能再产生新的电荷密度，被读出后这一电荷图像就不复存在。
为了能连续摄取图像，就要求热释器件在每帧画面读出后，能够重新产生热敏面的静电电荷图像。
具体的方法是采取人工方法将恒定的入射辐射变成相应变化的入射辐射。
通常热释电摄像采用的图像入射方式有如下三种：
①平移式：摄像机构对景物作平行移动；
②摄全景式：摄像机相对被摄景物在原地转动；
③斩光式：在摄像机中设置斩光调制器，周期地截止输入辐射。
摄像机光敏面上的图像不动，但其入射能量周期地变化，因而像面温也随时间周期地发生变化。
调制器通常采用矩形波调制(国外有采用阿基米德螺线的调制器)，调制过程需要与帧扫描同步，其频率取帧频的1/2、1/4或1/8。
热释电材料
居里温度要高于光敏面工作的上限温度！
-LT)；铌酸锶常用的材料有：硫酸三甘肽(TGS)；钽酸锂(LiTaO
3钡(SBN)；钛酸锶钡（BST ）等。
Si读出电路背侧接触BST像元金属接触
半透明金属
反射金属
红外吸收
公共电极热释电红外焦平面阵列探测器
(a)面电极；(b)边电极
非制冷红外焦平面探测器
◆非制冷红外焦平面探测器的特点◆热释电效应与热释电探测器
◆微测辐射热计。