红外探测器资料

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红外探测器原理

红外探测器原理
红外探测器是一种能够感知红外辐射的传感器，其原理基于物体的热辐射特性。

红外辐射是指波长长于可见光的电磁辐射，通常处于0.75μm至1000μm的范围内。

红外探测器主要应用于红外成像、红外测温、红外遥控以及红外安防等领域。

红外探测器的原理主要有热释电、热电偶、焦平面阵列等几种。

热释电原理是基于物质在吸收红外辐射后产生温度升高，从而产生电荷变化的
现象。

热释电探测器的工作原理是通过将红外辐射转化为热能，再将热能转化为电能，最终得到电信号。

这种原理的探测器具有快速响应、高灵敏度的特点，但需要外部电源供电。

热电偶原理是利用两种不同材料的接触产生的塞贝克效应，当其中一种材料吸
收红外辐射时，产生的热量使得两种材料的接触点产生温差，从而产生电压信号。

热电偶探测器的优点是工作稳定、寿命长，但对环境温度变化敏感。

焦平面阵列是一种集成式的红外探测器，由多个微小的红外探测单元组成，每
个单元都能够独立感知红外辐射并转化为电信号。

焦平面阵列探测器具有高分辨率、高灵敏度和多功能集成的特点，广泛应用于红外成像领域。

除了以上几种原理外，红外探测器还可以根据探测方式分为主动式和被动式。

主动式红外探测器通过发射红外辐射并测量其反射回来的信号来实现探测，常用于红外遥控和红外测距。

被动式红外探测器则是通过感知周围环境中的红外辐射来实现探测，常用于红外安防和红外监测。

总的来说，红外探测器通过感知物体的红外辐射来实现探测，其原理多种多样，应用也十分广泛。

随着科技的不断进步，红外探测器的性能将会不断提升，为各种领域的应用提供更加可靠、高效的技术支持。

红外焦平面探测器

红外焦平面探测器介绍红外焦平面探测器（Infrared Focal Plane Array Detector，以下简称IRFPA）是一种用于探测红外辐射的器件，可广泛应用于航天、军事和民用领域。

它能够实时、高效地探测并转换红外辐射能量为电信号，从而实现红外图像的获取和处理。

工作原理IRFPA的工作原理基于红外辐射与物体表面的相互作用。

当红外辐射照射在IRFPA上时，它会导致IRFPA内的感光元件产生电子-空穴对。

感光元件通常由半导体材料制成，如硒化铟（InSb）、硫化镉汞（CdHgTe）等。

这些电子-空穴对随后在感光元件中分离并转换为电信号。

IRFPA的关键组件是焦平面阵列（Focal Plane Array，以下简称FPA），它由大量排列成矩阵的感光元件组成。

每个感光元件都对应于焦平面上的一个像素，因而整个FPA可以同时探测多个红外像素。

这些像素的信号经过放大和处理后，可以生成红外图像。

型号和特性IRFPA的型号和特性各不相同，取决于其应用领域和需求。

以下是一些常见的IRFPA型号和相应的特性：1.分辨率：IRFPA的分辨率指的是其能够探测到的最小单位像素数量。

一般而言，分辨率越高，探测到的红外图像越清晰。

常见的分辨率有320x240、640x480等。

2.帧率：IRFPA的帧率是指其每秒能够获取和处理的红外图像数量。

较高的帧率可以捕捉到快速移动的物体，对于一些动态场景非常重要。

3.波段范围：不同的IRFPA可以探测不同波长范围的红外辐射，如近红外（NIR），短波红外（SWIR），中波红外（MWIR）和长波红外（LWIR）。

选择适当波段范围的IRFPA取决于具体的应用需求。

4.灵敏度：IRFPA的灵敏度是指其能够探测到的最小红外辐射强度。

较高的灵敏度意味着IRFPA可以探测到较微弱的红外辐射，对于一些低信噪比场景非常重要。

应用领域IRFPA在多个领域具有广泛的应用。

以下是一些常见的应用领域：1.热成像：IRFPA可以通过探测物体表面的红外辐射，用于热成像和温度分布检测。

红外探测器

❖ 实体型的温差电偶多用于测温，薄膜型的温差电堆（有许多个温差电偶串联而成）多用于测量辐射。
温差电偶和温差电堆的原理性结构如下图所示
❖ 热电偶型红外探测器的时间常数较大，所以响应时间较长，动态特性较差，北侧辐射变化频率一般应在10HZ以下。
❖ 在实际应用中，往往将几个热偶串联起来组成热电堆来检测红外辐射的强弱
v R(T)--电阻值 v T--温度 v A,C,D--随材料而变化的常数
v 金属热敏电阻，电阻温度系数为正，绝对值比半导体小，电阻与温度的关系基本上是线性的，耐高温能力较强，多用于温度的模拟测量。
v 半导体热敏电阻恰恰相反，用于辐射探测，如报警、防火系统、热辐射体搜索和跟踪。
v 常见的是NTC型热敏电阻.
热电偶型红外探测器
❖ 热电偶也叫温差电偶，是最早出现的一种热电探测器件，其工作原理是热电效应。由两种不同的导体材料构成的接点，在接点处可产生电动势。热电偶接收辐射的一端称为热端，另一端称为冷端。
❖ 热电效应:如果把这两种不同的导体材料接成回路，当两个接头处温度不同时，回路中即产生电流。
❖ 为提高吸收系数，在热端都装有涂黑的金箔构成热电偶的材料，既可以是金属，也可以是半导体。在结构上既可以是线、条状的实体，也可以是利用真空沉积技术或光刻技术制成的薄膜
❖ 由于自由电荷中和面束缚电荷所需时间较长，大约需要数秒钟以上，而晶体自发
❖ 极化的驰豫时间很短，约为10-12秒，因此热释电晶体可响应快速的温度变化.
高莱气动型ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ测器
v 高莱气动型探测器又称高莱(Golay) 管，是高莱于1947年发明的。它是利用气体吸收红外辐射能量后，温度升高、体积增大的特性，来反映红外辐射的强弱。其结构原理如下图所示:

红外探测器主要参数定义

红外探测器1．量子效率在某一特定波长上，每秒钟产生的光电子数与入射光子数之比。

对理想的探测器，入射一个光子发射一个电子，1)(=λη。

当然实际上不是所有的光子都可以被吸收，因此1)(<λη。

探测器对波长为λ处的量子效率可以表示为：hv P e I S //)(=λη 其中S J h .106260755.634-⨯=，是普朗克常数，e 是元电荷。

2. 响应率输出信号电压S 与输入红外辐射功率P 之比即：）或（W A W V P S R /)/(=3. 响应波长范围单色响应率与波长的关系，称为光谱响应曲线或响应光谱。

热敏型红外探测器的响应率与波长无关。

光电型红外探测器有峰值波长p λ和长波限c λ。

通常取响应率下降到p λ一半所在的波长为c λ。

光电探测器只有在小于c λ范围有响应，因此称为选择性红外探测器。

对于光子探测器，仅当入射光子的能量大于某一极小值时才能产生光电效应。

就是说，探测器仅对波长小于cλ，或者频率大于的光子才有响应。

因此，光子探测器的响应随波长线性上升，然后到某一截止波长cλ突然下降为零。

而热型探测器响应波长无选择性，对可见光到远红外的各种波长的辐射同样敏感，在室温工作。

灵敏度低、响应时间偏长，最快的响应时间也在毫秒量级。

热释电探测器主要应用于被动式的传感器中，主要应用于防盗报警、来客告知等被动探测以及石油化工、电力等行业的温度测量、温度检测等灵敏度不是很高的场合。

此外，热释电材料是还是制备非制冷红外成像设备的重要材料。

常见红外光子探测器及响应波段4.噪声如果测量探测器输出的电子系统有足够大的放大倍数，即使没有入射辐射。

也可以看到一些毫无规律的电压起伏,它的均方根称为噪声电压N，此噪声来源于探测器中的某些基本的物理过程。

探测器的噪声主要有以下几个来源：f/1噪声(闪烁噪声)，暗电流噪声(热噪声)以及光电流噪声。

f/1噪声为低频噪声，在AlGaAsGaAs/QWIP中的影响很小，不是主要的制约因素。

红外探测器的介绍

红外探测器的分类方式
按工作方式可分为主动式红外探测器和被动式红外探测器。
红外探测器的分类方式
红外探测器按探测范围来分，又可分为点控红外探测器、线控红外探测器、面控红外探测器和空间防范红外探测器。
过渡
除了以上区分以外，还有其他方式的划分。在实际应用中，根据使用情况不同，合理选择不同防范类型的红外探测器，才能满足不同的安全防范要求。
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布局图示
红外的选购
根据实际现场环境和用户的安全防范要求，合理的选择和安装各种红外探测器，才能较好的达到安全防范的目的。当选择和安装红外探测器不合适时，有可能出现安全防范的漏洞，达不到安全防范的严密性，给入侵者造成可乘之机，从而给安全防范工作带来不应有的损失。
红外的选购
红外探测器作为传感探测装置，用来探测入侵者的入侵行为及各种异常情况。在各种各样的智能建筑和普通建筑物中需要安全防范的场所很多。这些场所根据实际情况也有各种各样的安全防范目的和要求。因此，就需要各种各样的红外探测器，以满足不同的安全防范要求。
红外探测器的介绍
前言
红外探测器英文名Infrared Detector，商品买卖中，人们又叫红外报警器，随着人们安防意识的增强，现代化安防越来越离不开它。
目录
红外探测选购
红外探测器的分类方式
按工作原理主要可分为红外烟雾探测器、被动式红外/微波红外探测器、玻璃破碎红外探测器、振动红外探测器、磁控开关红外探测器、开关红外探测器、声音探测器等许多种类。

红外探测器的工作原理

红外探测器的工作原理红外探测器的工作原理是基于物体发出的红外辐射来检测物体。

红外辐射是指物体在温度高于绝对零度时由于分子振动而产生的电磁波。

而红外辐射的峰值波长通常在0.75 ~ 1000微米之间。

红外探测器主要是利用材料在受到红外辐射时表现出与可见光不同的电学或热学性能来实现探测。

红外探测器有多种工作原理，主要包括热感型、半导体型、光感型和红外成像型。

一、热感型红外探测器热感型红外探测器又称热成像器，主要是基于物体辐射发射热能与温度之间的关系来实现红外探测。

热感型红外探测器由热敏阻、热电偶和热成像阵列等元件组成，其中，热敏阻和热电偶主要是用于单点测量，而热成像阵列则是用于红外成像。

热感型红外探测器的优点是能够在全天候、全天场合下工作，而且具有高灵敏度、高时间分辨率和高空间分辨率等优点。

热感型红外探测器的工作原理如下：当物体受到热辐射时，会发射出一定波长的红外光，并且这些红外光的能量随着温度的升高而增加。

当这些红外光照射到探测器上时，就会导致探测器表面的温度发生变化。

这种温度变化会影响到热敏阻或热电偶的电阻值或电势差，从而产生电信号。

热成像阵列则是由若干个小区域组成，每个小区域都能够分别感知到不同位置的红外辐射，从而实现红外图像的捕捉。

半导体型红外探测器主要是通过半导体材料与红外辐射的相互作用来实现探测。

半导体型红外探测器的材料主要包括铱化铟(InSb)、砷化镓(GaAs)、铟化镉(HgCdTe)等。

其中，铱化铟和砷化镓的峰值灵敏度较高，而银镉铟复合材料的响应速度较快。

半导体型红外探测器的优点是能够同时感知红外和可见光，并且具有快速响应、高分辨率和较宽的频带范围等优点。

半导体型红外探测器的工作原理如下：当红外辐射照射到半导体材料上时，会导致半导体中的载流子发生复合，从而产生电荷。

这些电荷会在电场的作用下被分离，形成电荷信号。

利用这些电荷信号，就可以实现红外辐射的探测。

光感型红外探测器主要是基于光电效应原理来探测红外辐射。

红外微波探测器

红外微波探测器简介红外微波探测器是一种能够检测红外和微波辐射的设备。

它利用感应器来感知物体发出的红外和微波辐射，并将其转化为可信号处理的电信号。

红外微波探测器在安防系统、自动化控制和人体检测等领域中广泛应用。

工作原理红外微波探测器的工作原理基于物体发出的红外和微波辐射。

当有物体进入传感器的监测范围时，探测器将感测到物体发出的红外或微波信号。

这些信号被探测器内部的感应器接收并转化为电信号。

探测器通过对这些信号的分析和处理，来判断是否有物体进入监测范围。

红外微波探测器通常使用两种不同的技术来感测红外和微波辐射：被动红外（PIR）和调制微波（MW）。

被动红外技术通过感知物体发出的红外辐射来进行探测，而调制微波技术则是通过向空间发送微波信号并感测其回波来进行探测。

优势和应用领域红外微波探测器具有以下优势和适用领域：1. 高灵敏度红外微波探测器能够感测到非常微弱的红外和微波辐射信号，对于远距离和低功率的信号也能够有良好的探测效果。

2. 高可靠性红外微波探测器采用了先进的信号处理和算法技术，具有较低的误报率和漏报率，能够准确可靠地判断有无物体进入监测范围。

3. 灵活性和多功能性红外微波探测器可以根据特定的要求进行定制和配置，适应不同应用场景的需求。

它可以与其他安全设备和系统集成，提供更全面的安防解决方案。

红外微波探测器在以下领域有广泛的应用：•家庭安防系统：用于检测入侵者或异常情况，触发警报和通知家庭所有者。

•商业建筑安防系统：用于监测办公室、仓库和商店等场所的安全，保护贵重物品和人员安全。

•自动化控制系统：用于自动启动和关闭灯光、空调、门禁等设备，提高能源利用效率和自动化程度。

•人体检测和追踪：用于监测和跟踪人员的运动和活动，如在公共场所和公交站台上实施安保控制和紧急反应。

结论红外微波探测器是一种非常重要的安防设备，它通过感测物体发出的红外和微波辐射来进行探测。

红外微波探测器具有高灵敏度、高可靠性和多功能性的优点，并且在家庭安防、商业安防、自动化控制和人体检测等领域中得到广泛的应用。

红外火焰探测器

红外火焰探测器火灾是由物体在空气或氧气中发光、发热的一种燃烧现象，多指发出热、烟、火焰的燃烧现象。

火灾初期开始火焰燃烧表现出特有的特征，即火焰中含有肉眼无法辨别的不同波长的紫外线和红外线。

目录适用场所仪器简介适用场所红外火焰探测器适用于无烟液体和气体火灾、产生明火以及产生爆燃的场所。

例如：航天工业、飞机库、飞机修理场、化学工业、道路隧道、弹药和爆炸品仓库、油漆工厂、石油化工企业、天然气勘探生产企业、制药企业、发电站、印刷企业、易燃材料仓库等可燃物含碳物质的其他场合。

1、红外火焰探测器在上电时有10s的复位时间，在该时间段内，红外火焰探测器不响应任何火警信号；待电源指示灯变绿后，方能正常工作；火警发生时，指示灯变为红色。

2、红外火焰探测器接入系统时，应提前完成其测试工作：将火焰处于红外火焰探测器的有效视角范围内，持续快速抖动火焰或煽动火焰，使火焰连续闪亮，察看其报警功能和探测距离。

3、要常常检查红外火焰探测器窗口玻璃表面是否清洁，须定期擦拭。

红外火焰探测器窗口玻璃不清洁会影响红外火焰探测器的灵敏度，严重时可能造成红外火焰探测器发生火情时不报警。

4、严禁在红外火焰探测器带电状态下打开盖子；进行清洁前，请短时间将红外火焰探测器停止工作，切断将进行维护的区域或系统的逻辑掌控功能，以免无为的报警联动。

5、禁止使用非规定的红外火焰探测器工作电源，以免损坏红外火焰探测器。

6、红外火焰探测器接线必需牢靠无误；红外火焰探测器屏蔽线丝网连接外壳，接地应坚固。

7、用户不可任意拆卸红外火焰探测器，以免造成不必要的损失。

仪器简介红外火焰探测器目前除已有的红外火焰探测器和双波红外火焰探测器以外，道路隧道的防护方面三波长红外火焰探测器结合隧道发生火灾的特点及三波长红外火焰探测器的技术优势，某公司成功研制了一种专门用于隧道火灾探测的三波长红外火焰探测器。

该探测器除了具有一般三波长火焰探测器的技术优势以外，还具有以下独特之处：1、双鉴探测，探测角度180度，安装时无需调整探测角度，确保在隧道火灾探测中不留死角；2、内置防雷保护措施，能有效防止雷击对线路的干扰，确保系统在多山、多雷区牢靠稳定工作。

红外火焰探测器

红外火焰探测器简介红外火焰探测器是一种使用红外线来探测火焰的仪器。

它通常由红外接收器、光敏二极管、涂有阻隔红外线材料的透镜、滤光片和放大电路等部分组成。

当火焰或热源产生红外辐射时，探测器会感应并产生信号，从而实现对火情的监测与控制。

红外火焰探测器广泛应用于火灾报警、工业安全等领域。

工作原理当火焰或热源产生红外辐射时，探测器中的红外接收器会感应到这些辐射，并将其转换为电信号。

接着，光敏二极管会将电信号放大，并输出到控制电路中进行处理。

若经过处理后的信号表明有火焰存在，则控制电路会触发相应的预警或报警装置。

分类根据使用场景不同，红外火焰探测器可以分为三种类型：点型火焰探测器、线型火焰探测器和红外热像仪。

点型火焰探测器点型火焰探测器可以检测出离探测器一定距离内的火焰，适用于对小范围内火源进行监测。

其结构简单、安装方便、灵敏度高，是较为常见的一种红外火焰探测器。

线型火焰探测器线型火焰探测器由多个点型火焰探测器组成，可覆盖更大范围的火源检测。

其具有自适应能力，可根据检测范围调整每个点型探测器的感应范围，从而达到最佳监测效果。

红外热像仪红外热像仪将来自红外辐射的信息转换成可见光图像，能够显示火源和周围环境的温度分布情况。

其可以实现对大面积、高温度范围内火源的监测，被广泛应用于石化、航空、电力等行业。

应用领域红外火焰探测器的应用领域广泛，主要包括以下几个方面：1.火灾监测：红外火焰探测器可在早期发现火源，及时触发火灾报警装置，有效减少火灾损失。

2.工业安全：红外火焰探测器可实时监测工业生产中的高温设备和火源，及时采取措施确保生产安全。

3.能源领域：红外火焰探测器可用于天然气、石油、煤炭等能源的采集和运输过程中的火灾监测。

其高灵敏度、不易受干扰的特点保障了能源行业的安全生产。

总结红外火焰探测器在预防火灾、保障工业安全、保障能源领域安全生产方面具有重要作用。

虽然不同类型的红外火焰探测器在结构和原理上有所不同，但其都可以通过感应红外辐射实现对火源的监测和控制。

红外探测器的工作原理

红外探测器的工作原理
红外探测器是一种用来检测红外辐射的设备，其工作原理基于红外辐射的特性。

红外辐射是指物体自身所释放的热能，它的波长长于可见光，无法被人眼直接感知。

红外探测器通过捕捉和转换红外辐射信号，将其转化为可以被电子设备接收和处理的电信号。

红外探测器的关键部件是红外敏感体，一般采用半导体材料制成。

红外辐射入射到红外敏感体上时，会导致材料内的载流子被激发，产生电流。

这个电流信号随着载流子的激发程度和数量而变化，进而反应了红外辐射的强度和特性。

为了增强红外探测器的性能，通常还会配备聚焦系统、滤光片、和信号放大电路等辅助设备。

聚焦系统用于集中和引导红外辐射到红外敏感体上，提高探测的灵敏度；滤光片则可用于选择性地屏蔽某些特定波段的红外辐射，以满足特定应用的需求；信号放大电路则可以放大红外敏感体输出的微弱电信号，使其可以被接收和处理设备读取。

红外探测器的应用非常广泛，包括安防监控、人体检测、温度测量、红外线通信等领域。

它们在夜间的观察、热成像和无人机导航等方面的作用重大。

通过不断的技术发展和创新，红外探测器的灵敏度和性能还将不断提高，为各个领域带来更广泛的应用前景。

红外探测器使用说明

红外探测器使用说明一、红外探测器的基本原理1.热敏探测器基本原理：热敏探测器是通过物体发出的红外线辐射使其内部热敏材料发生温度变化，从而改变物质电阻和电容等性能，并通过电路测量这些性能的变化来感知红外线信号。

2.光电二极管基本原理：光电二极管是通过物体反射的红外线信号对光电二极管光敏面上形成光照，从而产生电流或电压信号，通过测量电流或电压的大小来感应红外线信号。

二、红外探测器的安装与调试1.安装前准备：在安装前，首先需要确保所安装的位置不会有任何遮挡，以避免干扰和误报。

同时，还需根据红外探测器的检测范围和感应角度来确定安装位置。

2.接线调试：根据红外探测器的信号输出接口，将其与接收器或控制器等设备进行连接。

接线时需先断开电源，确保接线正确无误，然后再通电进行调试。

3.调试方法：接通电源后，根据红外探测器的使用说明书，设置好探测器的参数，如灵敏度、感应角度和监测范围等。

然后，将红外探测器放置于所需监测的区域，并观察是否正常感应并输出信号。

三、红外探测器的使用注意事项1.避免遮挡：在使用红外探测器时，需确保其周围没有物体遮挡，以免影响其正常感应和工作。

2.避免大范围温度变化：热敏探测器对周围的温度变化比较敏感，大范围的温度变化会导致误报。

因此，在使用过程中需避免大范围温度变化的环境，或者根据实际需求调整热敏探测器的灵敏度。

3.避免光污染：光电二极管对光线比较敏感，特别是背景光和强光的干扰会对其正常工作产生影响。

为了避免光污染，需避免使用红外探测器的区域有较强的光源和光线直射。

4.定期检查：定期检查红外探测器的工作状况，包括其是否有损坏、信号输出是否正常等。

如果发现异常情况，需要及时进行维修或更换。

四、红外探测器的应用领域1.安防领域：通过红外探测器可以检测到人体的红外辐射，用于安防报警系统，以实现对入侵者的监测和报警。

2.自动控制系统：红外探测器可以用于自动门、自动照明等设备中，通过感知人体的红外信号，实现设备的自动开启和关闭。

红外探测器知识

第三章红外探测器3．1 红外探测器特性参数3．1．1 红外探测器分类红外探测器是一种辐射能转换器,主要用于将接收到的红外辐射能转换为便于测量或观察的电能、热能等其他形式的能量;根据能量转换方式,红外探测器可分为热探测器和光子探测器两大类;热探测器的工作机理是基于入射辐射的热效应引起探测器某一电特性的变化,而光子探测器是基于入射光子流与探测材料相互作用产生的光电效应,具体表现为探测器响应元自由载流子即电子和/或空穴数目的变化;由于这种变化是由入射光子数的变化引起的,光子探测器的响应正比于吸收的光子数;而热探测器的响应正比与所吸收的能量;热探测器的换能过程包括：热阻效应、热伏效应、热气动效应和热释电效应;光子探测器的换能过程包括：光生伏特效应、光电导效应、光电磁效应和光发射效应;各种光子探测器、热探测器的作用机理虽然各有不同,但其基本特性都可用等效噪声功率或探测率、响应率、光谱响应、响应时间等参数来描述;3．1．2 等效噪声功率和探测率我们将探测器输出信号等于探测器噪声时,入射到探测器上的辐射功率定义为等效噪声功率,单位为瓦;由于信噪比为1时功率测量不太方便,可以在高信号电平下测量,再根据下式计算：n s n s d V V P V V HA NEP //==其中 H ：辐照度,单位2/cm W ；d A ：探测器光敏面面积,单位2cm ；s V ：信号电压基波的均方根值,单位V ；n V ：噪声电压均方根值,单位V ；由于探测器响应与辐射的调制频率有关,测量等效噪声功率时,黑体辐射源发出的辐射经调制盘调制后,照射到探测器光敏面上,辐射强度按固定频率作正弦变化;探测器输出信号滤除高次谐波后,用均方根电压表测量基波的有效值;必须指出：等效噪声功率可以反映探测器的探测能力,但不等于系统无法探测到强度弱于等效噪声功率的辐射信号;如果采取相关接收技术,即使入射功率小于等效噪声功率,由于信号是相关的,噪声是不相关的,也是可以将信号检测出来的,但是这种检测是以增加检测时间为代价的;另外,强度等于等效噪声功率的辐射信号,系统并不能可靠地探测到;在设计系统时通常要求最小可探测功率数倍于等效噪声功率,以保证探测系统有较高的探测概率和较低的虚警率;辐射测量系统由于有较高的测量精度要求,对弱信号也要求有一定的信噪比;等效噪声功率被用来度量探测器的探测能力,但是等效噪声功率最小的探测器的探测能力却是最好的,很多人不习惯这样的表示方法;Jones 建议用等效噪声功率的倒数表示探测能力,称为探测率,这样较好的探测器有较高的探测率;因此,探测率可表达为：NEP D 1探测器的探测率与测量条件有关,包括：－入射辐射波长；－探测器温度；－调制频率；－探测器偏流；－探测器面积；－测量探测器噪声电路的带宽；－光学视场外热背景;为了对不同测试条件下测得的探测率进行比较,应尽量将测试条件标准化;采取的做法是：－辐射波长、探测器温度由于探测率和波长之间,探测率和探测器温度之间,在理论上无明显关系,波长和制冷温度只能在测量条件中加以说明;－辐射调制频率解决探测率随调制频率变化的最简单的方法是将频率选得足够低,以避开探测器时间常数带来的限制; 或注明调制频率;－探测器偏流: 一般调到使探测率最大;－探测器面积和测量电路带宽广泛的理论和实验研究表明,有理由假定探测器输出的信噪比与探测器面积的平方根成正比,即认为探测率与探测器面积的平方根成反比;探测器输出噪声包含各种频率成分,显然,噪声电压是测量电路带宽的函数;由于探测器总噪声功率谱在中频段较为平坦,可认为测得的噪声电压只与测量电路带宽的平方根成正比,即探测率与测量电路带宽的平方根成反比;一次,可定义：NEP f A f A D D d d 2/12/1*)()(∆=∆= 单位：12/1-⋅⋅W Hz cm Jones*D 的物理意义可理解为1瓦辐射功率入射到光敏面积1厘米2的探测器上,并用带宽为1赫电路测量所得的信噪比;*D 是归一化的探测率,称为比探测率,读作D 星;用*D 来比较两个探测器的优劣,可避免探测器面积或测量带宽不同对测量结果的影响;比探测率和前面介绍的探测率定义上是有区别的,但由于探测率未对面积、带宽归一化,确实没有多大实用意义,一般文献报告中都不把*D 称之为“比探测率”,而是称为“探测率”,这只是一种约定俗成的做法;3．1．3 单色探测率和D 双星1）黑体探测率和单色探测率测量*D 时如采用黑体辐射源,测得的*D 称为黑体*D ,有时写作bb D *;为了进一步明确测量条件,黑体*D 后面括号中要注明黑体温度和调制频率;如)800,500(*K D bb 表示是对500K 黑体,调制频率为800Hz 所测得的*D 值;测量时如用单色辐射源,测得的探测率为单色探测率,写作λ*D ;2）D 双星背景辐射对红外探测器至关重要,为了减少光学视场外热背景如腔体无规则辐射在探测器上产生的噪声,往往在探测器外加一个冷屏;从探测器中心向冷屏孔的张角叫探测器视角;设置冷屏能有效地减少了背景光子通量,增加探测率;但是这并不意味探测器本身性能的提高,而是探测器视角的减小;而视角减小将影响光学系统的聚光能力;可定义D 双星,对探测器视角进行归一化处理;*2/1**D D ⎪⎭⎫ ⎝⎛Ω=π 单位：12/1-⋅⋅W Hz cm式中：Ω为探测器通过冷屏套所观察到的立体角,π是半球立体角;未加冷屏时,探测器在整个半球接收光子,π=Ω,**D 等于*D ;D 双星实际上是将测得的探测率折算为半球背景下的探测率,这样可真实反映探测器本身的探测性能;D 双星对红外探测器研制者有指导意义,在工程中不常使用;制造商提供的红外探测器的探测率通常是指含冷屏的探测器组件的探测率;使用者只须注意探测器的视角是否会限制光学系统的孔径角,以及冷屏的屏蔽效率;3．1．4 背景噪声对探测率的限制光子探测器和热探测器比探测率的最终极限将受背景噪声的限制;对于光电导型探测器,*D 的理论极大值为：2/1182/1*1052.22⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=b b Q Q hc D ηληλλ式中：h 为普朗克常数,c 为光速,λ为波长微米,η为量子效率,b Q 为入射到探测器上的半球背景光子辐射发射量;对于光伏探测器,由于没有复合噪声,上式应乘2,即2/118*1056.3⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=b Q D ηλλ光子探测器已有不少接近背景限对于热探测器,背景辐射的起伏将引起探测器温度的起伏,并且探测器本身辐射也将引起统计性温度起伏;如果信号辐射引起的温度变化低于这两种温度起伏,就探测不到信号辐射;温度起伏也是一种噪声,受温度噪声限制的热探测器的等效噪声功率为：式中：G 为响应元与周围环境的热导;在300K 时,如响应元面积1mm 2,带宽1Hz, *D 极限值为：目前,热敏电阻探测器由于受1/f 噪声和电阻热噪声的限制,其探测率与极限值尚差两个数量级;但是对热释电探测器来说,由于它不是电阻性器件而是可看作电容性器件,不受热噪声限制,电流噪声也较小,因此它的探测率与极限值相差已不到一个数量级;3．1．5 响应率响应率等于单位辐射功率入射到探测器上产生的信号输出;响应率一般以电压形式表示;对以电流方式输出的探测器,如输出短路电流的光伏探测器,也可用电流形式表示;电压响应率 PV HA V R s d s V == 单位为W V /; 电流响应率 P I HA I R s d s i == 单位为W A /;因为测量响应率时是不管噪声大小的,可不注明只与噪声有关的电路带宽;响应率与探测器的响应速度有关,光子探测器的频率响应特性如同一个低通滤波器;在低频段响应较为平坦,超过转角频率后响应明显下降;一般均在低频下测量响应率,以消除调制频率的影响;表面上看,只要探测率足够高,探测器输出有足够的信噪比,信号较弱是可以用电路放大的方法弥补的;实际上响应率过低,就必须提高前置放大器的放大倍率,高倍率的前置放大器会引入更多噪声,如选用探测率较低但响应率高的探测器,系统的探测性能可能更好一些;因此,对系统设计者来说,探测器的响应率和探测率是同样值得关注的;3．1．6光谱响应探测器的光谱响应是指探测器受不同波长的光照射时,其R 、*D 随波长变化的情况;设照射的是波长为λ的单色光,测得的R 、*D 可用λR 、*λD 表示,称为单色响应率和单色比探测率,或称为光谱响应率和光谱比探测率;如果在某一波长p λ处,响应率、探测器达到峰值,则p λ称为峰值波长,而λR 、*λD 分别称为峰值响应率和峰值比探测率;此时的*D 可记做),(*f D p λ,注明的是峰值波长和调制频率,而黑体比探测率),(*f T D bb 注明黑体温度和调制频率;如以横坐标表示波长,纵坐标为光谱响应率,则光谱响应曲线表示每单位波长间隔内恒定辐射功率产生的信号电压;有时纵坐标也可表示为对峰值响应归一化的相对响应;光子探测器和热探测器的光谱响应曲线是不同的,理想情况如图所示;热探测器的响应只与吸收的辐射功率有关,而与波长无关,因为其温度的变化只取决于吸收的能量;对于光子探测器,仅当入射光子的能量大于某一极小值c h ν时才能产生光电效应;也就是说,探测器仅对波长小于c λ,或者频率大于c ν的光子才有响应; 光子探测器的光谱响应正比于入射的光子数,由于光子能量与波长λ成正比,在单位波长间隔内辐射功率不变的前提下,入射光子数同样与波长成正比;因此,光子探测器的响应响应随波长λ线性上升,然后到某一截止波长c λ突然下降为零;理想情况下,光子探测器的光谱比探测率*λD 可写成：当 c λλ≤ **c cD D λλλλ= 当 c λλ> 0*=λD 光谱响应率波长λc理想情况下,截止波长c λ即峰值波长p λ;实际曲线稍有偏离;例如光子探测器实际光谱响应在峰值波长附近迅速下降,一般将响应下降到峰值响应的50％处的波长称为截止波长c λ;系统的工作波段通常是根据目标辐射光谱特性和应用需求而设定的,则选用的探测器就应该在此波段中有较高的光谱响应;因为光子探测器响应截止的斜率很陡,不少探测器的窗口并不镀成带通滤光片,而是镀成前截止滤光片,可起到抑制背景的效果;3．1．7 响应时间当一定功率的辐射突然照射到探测器上时,探测器输出信号要经过一定时间才能上升到与这一辐射功率相对应的稳定值;当辐射突然去除时,输出信号也要经过一定时间才能下降到辐照之前的值;这种上升或下降所需的时间叫探测器的响应时间,或时间常数; 响应时间直接反映探测器的频率响应特性,其低通频响特性可表示为：2/12220)41(τπf R R f +=式中f R 为调制频率为f 时的响应率,0R 为调制频率为零时的响应率,τ是探测器响应时间;当f 远小于πτ2/1,响应率就与频率无关,f 远大于πτ2/1时,响应率和频率成反比; 系统设计时,应保证探测器在系统带宽范围内响应率与频率无关;由于光子探测器的时间常数可达数十纳秒至微秒,所以在一个很宽的频率范围内,频率响应是平坦的;热探测器的时间常数较大,如热敏电阻为数毫秒至数十毫秒,因此频率响应平坦的范围仅几十周而已;在设计光机扫描型系统时,探测器的时间常数应当选择得比探测器在瞬时视场上的驻留时间为短,否则探测器的响应速度将跟不上扫描速度;当对突发的辐射信号进行检测时,则应根据入射辐射的时频特性,选择响应速度较快的探测器;如激光功率计在检测连续波激光时,探头的探测器可以用响应较慢的热电堆,检测脉冲激光时则必须用响应速度较快的热释电探测器,如果激光脉宽很窄,需要用光子探测器检测;3．2 光子探测器3．2．1 光电效应概述光子探测器是最有用的红外探测器,它的工作机理是光子与探测器材料直接作用,产生内光电效应;因此,光子探测器的探测率一般比热探测器要大1至2个数量级,其响应时间为微秒或纳秒级;光子探测器的光谱响应特性与热探测器完全不同,通常需要制冷至较低温度才能正常工作;按照普朗克的量子理论,辐射能量是以微粒形式存在的,这种微粒称为光子或量子;一个光子的能量是当入射光子与金属中的电子碰撞时,则将能量传递给电子;如果电子获得光子全部能量,则光子不复存在;如果电子获得的能量大到足以使其穿过表面的势垒,就能从表面逸出;这一效应称为外光电效应或光电子发射效应;电子逸出所需做的功与材料特性有关;由于光子能量随频率而变,故存在一个长波限,或称为截止波长;超过截止波长的光子的能量均低于逸出功,不足以产生自表面逸出的自由电子;因此,光发射探测器的响应只能延伸到近红外的一个小范围;波长大于微米的光子的能量虽然不足产生电子发射,但存在内光电效应;光子传递的能量使电子从非导电状态变为导电状态,从而产生了载流子;载流子的类型取决于材料的特性,这些材料几乎都是半导体;如果材料是本征的,即纯净的半导体,一个光子产生一个电子空穴对,它们分别是正、负电荷的携带者;如果材料是非本征,即掺杂的半导体,光子则产生单一符号的载流子,或为正,或为负,不会同时产生两种载流子;如果在探测器上加电场,则流过探测器的电流将随载流子数量的变化而变化,称为光电导效应;如果光子在p-n结附近产生空穴－电子对,结间的电场就使两类载流子分开,而产生光电压,称为光生伏打效应;光生伏打型的探测器不需要外加偏压,因为p-n已提供了偏压;当电子－空穴对在半导体表面附近形成时,它们力图向深处扩展,以重新建立电中性;如果在这一过程中加上强磁场,就使两种载流子分开而产生光电压,称为光电磁效应; 3．2．2 固体能带理论固体能带理论是表示固体中电子能量分布方式的一种简便方法,扼要介绍一下这一理论,可有助于理解探测器内部产生的光电效应;在简单的波尔原子模型中,绕原子核旋转的电子被限制在分立的能级上,它们各有各的轨道直径;除非原子被激发,电子都占据着较低的能级;固体的原子靠得很近,由于量子力学的结果,单个原子的分立能级扩展成近于连续的能带,这些能带被电子的禁带所隔离;最低的能带是完全充满的,称为阶带;下一个较高的能带,不管是占据或未占据有电子,都称为导带;只有导带中的电子对材料的电导率才有贡献;导电体、绝缘体和半导体有不同的能带结构;导电体的明显标志是导带没有被电子全部占据;绝缘体的电子刚好占据了阶带中的全部能级,导带是空的,禁带很宽,阶电子不可能获得足够的能量升到导带中去;从电特性看,半导体的导电率介于绝缘体和金属之间;纯净的本征半导体的禁带相对窄一些,仅有几分之一电子伏特,而绝缘体的禁带是3电子伏特或更大些;因此,即使在室温下,半导体的一些阶电子也能获得足够的能量,跃过禁带而到达导带;这些电子原来占据的位置成了正电荷,称为空穴;存在电场或磁场时,空穴像电子一样流过材料,然而两者流动的方向相反;在纯净半导体中,一个电子被激发到导带,则产生电子空穴对载流子,两者贡献各自的电导率;本征半导体材料有锗单晶、硅单晶以及按化学计算比例构成的化合物;典型的光伏型本征探测器有 Si, Ge, GaAs, InSb, InGaAs, 和HgCdTe MCT 等,光伏型本征探测器有PbS 、PbSe 和MCT;截止波长再长的探测器,要求材料的禁带宽度比本征半导体还要小;减小禁带宽度的一般方法,是在纯净半导体中加入少量的其它杂质,称为掺杂,所得材料称为非本征半导体;在非本征材料中,只有一种载流子提供导电率,n 型材料的载流子是电子,而p 型的是空穴;许多红外探测器都用锗、硅作为非本征材料的主体材料,可表示为SiX 、GeX;锗、硅原子有4个阶电子,它们和4个周围的子构成共价键;如果把3个价电子的杂质原子掺到锗中,则产生一个过剩的空穴;由于杂质能级恰好靠近主体材料价带的顶部,所以,电子从价带跃迁到杂质空穴,只需要很小的能量;留在价带中的空穴成为载流子,材料则是p 型的;与此类似,如果掺入有5个或更多价电子的杂质,掺杂后成为n 型材料;n 型、p 型材料原则上都可用来制作红外探测器,通常用的还是p 型材料,掺入的杂质有錋、砷、镓、锌等;3．2．3 光导探测器光电导探测器的机理是探测器吸收了入射的红外光子,产生自由载流子,进而改变了敏感元件的电导率;可以对光导探测器加一个恒定的偏流,检测电导率的变化;敏感元件的电阻可表示为： d d A l R σ=式中 l 为长度,d A 为敏感元面积,σ为电导率;光导探测器响应率正比于光照后电导率的相对变化,而后者又可表示为：式中：η为量子效率,τ为自由载流子寿命；μ为迁移率,e是电子电荷量,d为探测器厚度;从式中可看出,高响应率要求探测器有较高的量子效率,自由载流子寿命长,迁移率高,厚度应最小;自由载流子寿命取决于复合过程,在一定程度上可由材料配方和杂质含量来控制;自由载流子寿命是一个极其重要的参数,除影响响应率外,还影响探测器的时间常数;高响应率还要求探测器在无光子辐照时有较低的电导率,即将非光子效应产生的载流子数降低到最小;对长波响应的探测器材料,必须有小的禁带宽度,但禁带宽度小,在室温下,无光照就会产生大量热激发载流子,只能通过致冷探测器来解决;一般来讲,如不致冷的话,大多数光电导探测器的响应波段不会超过3微米;响应波段在3到8微米的,要求中等致冷77K;响应超过8微米的,要求致冷到绝对温度几度;当光导探测器面积一定时,高响应率需要高的量子效率,以便进可能利用所有入射光子,可在敏感元后面设反射器或敏感元表面镀增透膜;光导器件前放的典型电路如上图;光导探测器的输出阻抗较低,要求毫安级的恒流偏置,实际做法是用恒压源经一个串联的负载电阻产生所需的偏流;负载电阻阻值应远大于探测器内阻,电压源要求低纹波,避免引入噪声;探测器输出通过电容耦合到前置放大器,由于前放输入通常为毫伏级的弱信号,前放放大倍数高达数千倍,前放应有较低的噪音系数,设计中一般要求前放的等效输入电压噪声为探测器的1/10,即认为此时可忽略放大器本身噪声的影响;前放输入阻抗与探测器输出是否匹配对放大器的噪音系数影响很大,是设计中必须考虑的因素;3．2．4 光伏探测器光伏探测器利用光生－伏打效应;在光伏过程中,半导体内部或半导体表面存在一个p-n 结;入射光子产生电子空穴对,然后被结上的电场分开,在探测器输出开路情况下可形成光电压;如将探测器输出短路,可产生短路电流;光伏探测器受到辐照后,其伏安特性曲线特性将会下移;设信号的辐射通量为s φ,则光电流为：s e I φη= 式中：η为量子效率,e 为电子电荷量;使用时可选择合适的工作点;一般说来,光伏探测器工作于短路状态时,即零偏压状态,能产生最佳信噪比;有时也对光伏探测器加适当的反向偏置;加反向配置能增加耗尽层的厚度,从而减小时间常数,探测器有较好的高频特性;探测器开路状态工作时,后接放大器应有较高的输入阻抗,可对光伏器件输出开路电压V O 进行电压放大;如光伏探测器工作于短路状态,输出短路电流I SC ,后接放大器的输入阻抗应很低,可采用如图所示的电流－电压放大电路;光伏探测器在理论上能达到的最大探测率比光电导探测器大40％;另外,光伏探测器能零偏置工作,由于是高阻抗器件,即使加反向偏置,偏置功耗很低;与同样为高阻抗的CMOS 读出电路也容易匹配;因此,红外焦平面探测器至今均是光伏型的;光伏器件即可用于辐射探测,也可用作能量转换;如太阳电池或光电池就是在不加偏置电压条件下工作的,其工作点在伏安曲线的第四象限,工作机理也是光生－伏打效应,只是器件结构更注重能量的转换效率而已;3．2．5光电磁探测器光电磁探测器由本征半导体材料薄片和稀土永久磁铁组成,入射光子产生的电子空穴对被外加磁场所分开,它不需要电偏置;这类探测器不需致冷,可响应到7微米;主要特点是时间常数很小,可小于1ns;由于光电磁探测器的探测率比光导和光伏型的低得多,一般很少使用;3．2．6 光发射探测器光发射探测器通常指能产生外光电效应的器件,这类探测器在可见、短波红外有很高的灵敏度,响应波长可达;光电倍增管就是一种利用光电发射效应的探测器,可用于弱光光照度10－2～10－6Lx、微弱光光照度小于 10－6Lx的检测,具有高响应速度,高灵敏度等特点;光电倍增管由光电阴极、阳极和8～19级倍增级组成;入射光子为光电阴极材料表面所吸收后,有自由电子从表面逸出;发射的电子加速打到另一个电极上,在电极上每一个电子会产生许多二次电子;这些电子又依次加速打到第三电极,并多次重复这一过程,得到很高的内部放大增益;硅化铂PtSi探测器也是一种光发射探测器,与光电倍增管不同,金属铂吸收光子后,将载流子发射到半导体材料中;3．2．7 量子阱探测器量子阱红外光子探测器QWIP是由非常薄的GaAs和Alx Ga1-xAs 晶体层交叠而成的,在内部形成多个量子阱;采用分子束外延技术可将GaAs、Alx Ga1-xAs晶体层的厚度控制到几分之一的分子层的精度; GaAs材料的带隙为电子伏特,通常不能制造波长大于微米的探测器;但量子阱内电子可处于基态或初激发态,即处于两种子能带,子能带之间的带隙较小;在光子激发下,电子由基态跃迁到初激发态;器件的结构参数可保证受激载流子能从势阱顶部逸出;并在电场的作用下,被收集为光电流;QWIP响应的峰值波长是由量子阱的基态和激发态的能级差决定的,它的光谱响应与本征。

红外焦平面探测器原理-概述说明以及解释

红外焦平面探测器原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述红外焦平面探测器是一种具有广泛应用价值的光电探测器，它能够对红外辐射进行高效、高灵敏度的检测和测量。

红外焦平面探测器的原理是基于材料的红外辐射响应特性以及焦平面阵列的工作原理。

红外焦平面探测器在许多领域中具有重要的应用，包括军事、安防、医疗、航空航天等。

它能够实现夜视、目标探测、温度测量等功能，在战争、反恐、火灾救援等工作中发挥着不可替代的作用。

红外焦平面探测器的工作原理是利用材料与红外辐射的相互作用，将红外辐射转化成电信号。

通过光学系统将红外辐射聚焦到焦平面阵列上，每个像素都能够独立地检测和测量红外辐射信号。

这些信号经过放大和处理后，可以得到目标的红外辐射分布情况和强度。

红外焦平面探测器的核心部件是焦平面阵列，它由众多微小的探测单元组成。

这些探测单元通常采用半导体材料，如硅基或砷化镓等。

它们具有很高的响应度和灵敏度，能够在较低的红外辐射强度下实现可靠的探测和测量。

随着红外焦平面探测技术的不断发展，红外焦平面探测器的性能和应用领域也在不断扩展。

新的材料和工艺的应用使得红外焦平面探测器具有更高的灵敏度、更快的响应速度和更广的波段范围。

未来，红外焦平面探测器有望在军事侦察、航空航天探测、医疗诊断等领域取得更多的突破和应用。

1.2文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式编写：1.2 文章结构本文主要围绕红外焦平面探测器的原理展开论述，共分为以下几个部分：第二部分：红外焦平面探测器的基本原理这一部分将介绍红外焦平面探测器的基本概念及其组成结构。

首先会对红外辐射的特性进行简要描述，为后续理解红外焦平面探测器的工作原理打下基础。

然后，将详细介绍红外焦平面探测器的组成结构，包括光学系统、红外感光器件等部分，以帮助读者了解其工作原理的关键要素。

第三部分：红外焦平面探测器的工作原理这一部分将深入探讨红外焦平面探测器的工作原理。

首先会对红外焦平面探测器的工作过程进行整体概述，包括信号采集、信号处理等环节。

红外探测器知识

探测器知识：红外探测器的关键器件：红外传感器、菲涅尔透镜。

红外分为主动红外和被动红外。

其中主动红外主要用于安防的对射产品；被动红外主要用于室内使用的探测器（如我公司的产品全部都是属于被动红外）。

被动红外依据传感器的工作方式又可以分为单源、双源和四源红外。

我司使用的一般都为双源红外。

但方向识别的探测器（912E、915E）是用四源红外。

我公司的四源传感器价格昂贵，在25元左右。

现市面上的传感器大多为进口传感器。

其中知名的品牌有日本的尼赛拉（温度37度左右容易死机）、德国的海鳗（最低温度只能在-20度左右）。

红外传感器容易受温度、冷热气流和强光、EMI（电磁）和RFI（射频）的干扰。

菲涅尔透镜的主要作用是将外界的红外线聚焦到传感器上。

探测器的探测范围由它决定；防宠物功能和幕帘功能也靠它来实现。

微波知识：物理学中的多普勒原理告诉我们，在微波段，当以一种频率发送时，当有移动物体时，将以另一种频率反射，这样发射频率和反射频率有一个频率差异。

微波的工作方式是由微波头来发射一定频率的微波，利用多普勒原理，接收因物体移动所反射回来的微弱微波，来判断是否有人入侵。

微波探测原理在理论上是比较复杂的。

但在探测器中，除了我们应该了解微波探测的基本概念之外，还需要了解微波的传播具有对建筑物的穿透性，所以如果在室内安装了三技术的微波探测器，如果灵敏度调整不当，就有可能辐射到室外，这样就可能引起误报。

微波受温度的影响不大，但它可以穿墙，对物体的移动敏感，一般和红外配合使用来降低误报，也就是我们业界所说的双鉴。

公司产品命名法则：（红外类）公司产品的型号后面都会有一个或几个英文字母的后缀。

他们各自代表的含义如下：A：双源被动红外B：防宠物C：双鉴D：单幕帘E：双幕帘（方向识别）F：无线G：下视H：防遮挡探测器报警均为常闭（NC）输出，不过后续产品增加了常开（NO）和常闭可选。

防拆开关都为常闭输出。

红外探测器原理：任何物体都会发出不同波长的红外线，正是应用这种特殊的特性，专门制成了一种对人的波长特敏感的传感器。

6.1.2 红外探测器的性能参数

6.1 红外探测器的分类与性能6.1.2 红外探测器的性能参数红外探测器的工作条件与性能参数评价红外探测器的性能的指标称为性能优值，即其性能参数。

因一个探测器的性能参数往往与其测量方法和使用条件，几何尺寸等物理性质相关故讨论红外探测器性能指标的同时，需说明其工作条件。

❖响应度R：描述入射到探测器上的单位辐射功率所产生的信号大小能力的性能参数：红外辐射垂直入射到探测器光敏元上，探测器输出信号电压均方根值V s与入射辐射功率均方根值P s之比。

❖噪声等效功率NEP：红外辐射信号入射到探测器响应平面上，当产生的电输出信号均方根值正好等于探测器本身在单位带宽内的噪声均方根值(信噪比为1)时，探测器表面所接收到的入射辐射功率均方根之为NEP。

=== NEPPV VVRIRSS NNVNI][，==R V PR I PVssIss 有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）❖探测率D和归一化探测率D*：D=1/NEP；因大多数红外探测器的NEP 与光敏面积的平方根成正比，而且还与放大器的带宽Δf有关，因此，光凭NEP的数值很难比较两个不同探测器的性能优劣。

❖探测率D和归一化探测率D*：D=1/NEP；因大多数红外探测器的NEP 与光敏面积的平方根成正比，而且还与放大器的带宽Δf有关，因此，光凭NEP的数值很难比较两个不同探测器的性能优劣。

❖为此定义归一化探测率D*即探测器单位面积、单位放大器带宽、单位辐射功率所获得的信噪比。

❖探测率D和归一化探测率D*：D=1/NEP；因大多数红外探测器的NEP与光敏面积的平方根成正比，而且还与放大器的带宽Δf有关，因此，光凭NEP 的数值很难比较两个不同探测器的性能优劣。

❖为此定义归一化探测率D*即探测器单位面积、单位放大器带宽、单位辐射功率所获得的信噪比。

简述红外探测器的类型及工作原理、性能参数及其物理含义、工作的三个大气窗口的波长范围

2.简述红外探测器的类型（1）及各自的工作原理（2）、红外探测器的性能参数及其物理含义（3）、红外探测器工作的三个大气窗口的波长范围（4）、热绝缘结构的热探测机理的红外探测器设计中的重要性（5）。

（1）红外探测器的类型常见的红外探测器的分类（红外热传感器还要加上气体型）（2）各自工作原理一、热传感器红外热传感器的工作是利用辐射热效应。

探测器件接收辐射能后引起温度升高，再由接触型测温元件测量温度改变量，从而输出电信号。

热探测器主要有四类：热释电型、热敏电阻型、热电阻型和气体型。

1.热敏电阻型热敏电阻是由锰、镍、钴的氧化物混合后烧结而成。

热敏电阻一般制成薄片状，当红外辐射照射在热敏电阻片上，其温度升高，电阻值减小。

测量热敏电阻值变化的大小，即可得知入射红外辐射的强弱，从而可以判断产生红外辐射物体的温度。

2.热电偶型热电偶是由热电功率差别较大的两种金属材料（如铋/银、铜/康铜、铋/铋锡合金等）构成。

原理：当红外辐射入射到热电偶回路的测温接点上时，该接点温度升高，而另一个没有被红外辐射辐照的接点处于较低的温度，此时，在闭合回路中将产生温差电流，同时回路中产生温差电势。

温差电势的大小，反映了接点吸收红外辐射的强弱。

3.气体型高莱气动型传感器是利用气体吸收红外辐射后，温度升高，体积增大的特性，来反映红外辐射的强弱。

红外辐射通过窗口入射到吸收膜上，吸收膜将吸收的热能传给气体，使气体温度升高。

气压增大，从而使柔镜移动。

在室的另一边，一束可见光通过栅状光栏聚焦在柔镜上，经柔镜反射回来的栅状图像又经过栅状光栏投射到光电管上。

当柔镜因压力变化而移动时，栅状图像与栅状光栏发生相对位移，使落到光电管上的光量发生改变，光电管的输出信号也发生改变。

这个变化量就反映出入射红外辐射的强弱。

这种传感器的恃点是灵敏度高，性能稳定。

4.热释电型热释电型传感器用具有热释电效应的材料制作的敏感元件。

热释电材料是一种具有自发极化特性的晶体材料。

红外探测器国标

红外探测器国标引言：红外探测器是一种能够探测红外辐射的设备，广泛应用于安防监控、自动化控制、消防报警等领域。

为了保证红外探测器的质量和性能，各国制定了相应的国家标准。

本文将介绍红外探测器国标的相关内容。

一、红外探测器的定义和分类红外探测器是一种能够探测红外辐射并将其转换为电信号的装置。

根据工作原理和应用需求的不同，红外探测器可以分为热电偶型、热电阻型、热敏电阻型、光电型等多种类型。

红外探测器国标对不同类型的红外探测器提出了相应的要求和测试方法。

二、红外探测器的性能指标红外探测器的性能指标包括响应频率、响应时间、灵敏度、分辨率、线性度等。

国际上对红外探测器的性能指标有一定的统一规定，各国的国家标准也会参考国际标准进行制定。

红外探测器国标对不同性能指标的要求进行了详细说明，并规定了相应的测试方法和限制值。

三、红外探测器的安装要求红外探测器的安装对于其性能和稳定性至关重要。

红外探测器国标对红外探测器的安装位置、安装高度、安装角度等方面提出了具体要求。

例如，红外探测器应安装在距地面一定高度的位置，避免受到干扰；同时，红外探测器的安装角度也需要符合一定的要求，以确保其能够正确探测目标物体。

四、红外探测器的环境适应性要求红外探测器通常需要在各种环境条件下正常工作，因此其环境适应性也是红外探测器国标关注的重点。

红外探测器国标对红外探测器的工作温度范围、湿度要求、抗振动能力、抗电磁干扰能力等进行了规定。

这些要求旨在确保红外探测器在各种环境条件下都能正常工作，保证其可靠性和稳定性。

五、红外探测器的标志和标识为了方便用户正确选择和使用红外探测器，红外探测器国标规定了红外探测器的标志和标识。

例如，红外探测器应标注产品型号、生产日期、生产厂商等信息；同时，红外探测器的外包装上也应有相应的标识，以指导用户正确使用。

六、红外探测器的检验方法红外探测器国标还规定了红外探测器的检验方法和评定要求。

涉及到红外探测器的可靠性、灵敏度、线性度等方面的测试方法都在国标中有详细的规定。

红外探测器概述完整版PPT资料

高莱管
工作原理：
当辐射通过红外窗口到吸收膜上时，膜吸收辐射并传给气室的气体，气体温度升高，压力增大，柔镜膨胀。为了测出它的移动量，另用一光源将投射到柔镜背面的反射膜上。在没有辐照时，气室内气压稳定，柔镜处于正常状态，由柔镜背面反射的光因被光栅遮挡照射不到光电管上。当有辐照时，辐射透过窗口照射到吸收膜，吸收膜将吸收的能量传给气室，气室温度升高，气压增大，柔镜膜片变形，从而引起反射光线的移动，通过光栅到达光电管的光强发生变化，由此可检测红外辐射的强弱。
完整的红外探测器的构成
一个完整的红外探测器包括红外敏感元件、红外辐射入射窗口、外壳、电极引出线以及按需要而加的光阑、冷屏、场镜、光锥、浸没透镜和滤光片等，在低温工作的探测器还包括杜瓦瓶，有的还包括前置放大器。按探测器工作机理区分，可将红外探测器分为热探测器和光子探测器两大类。
工作原理：热探测器吸收红外辐射后产生温升，然后伴随发生某些物理性能的变化。测量这些物理性能的变化就可以测量出它吸收的能量或功率。
热敏电阻器种类繁多，一般按阻值温度系数可分为负电阻温度系数和正电阻温度系数热敏电阻器；按其阻值随温度变化的大小可分为缓变和突变型；按其受热方式可分为直热式和旁热式；按其工作温度范围可分为常温、高温和超低温热敏电阻ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ；按其结构分类有棒状、圆片、方片、垫圈状、球状、线管状、薄膜以及厚膜等热敏电阻器。
常见的类型：常利用的物理性能变化有下列四种，利用其中一种就可以制备一种类型的热探测器。
1. 金属或半导体热敏电阻测辐射热器
热敏物质吸收红外辐射后，温度升高，阻值发生变化。阻值变化的大小与吸收的红外辐射能量成正比。利用物质吸收红外辐射后电阻发生变化而制成的红外探测器叫做热敏电阻。热敏电阻常用来测量热辐射，所以又常称为热敏电阻测辐射热器。常见的热敏电阻及其应用形式十分广泛。