红外传感器的原理及分类

3. 红外探测器的分类
（2 ）、热探测器
热探测器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，进而使有关物理参数发生相应变化，通过测量物理参数的变化，便可确定控制
器所吸收的红外辐射。
热探测器主要优点是响应波段宽，响应范围可扩展到整个红外区域，可以在室 温下工作，使用方便，应用相当广泛。 热探测器主要类型有：热释电型，热敏电阻型，热电偶型，气体型探测器。其中 热释电探测器在热探测器中探测率最高，响应频率最宽，备受重视。
3. 红外探测器的分类
（1 ）、光子探测器
入射红外辐射的光子流与探测器材料中的电子相互作用，
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从而改变电子的能量状态，引起各种电学现象，称光子效应。
利用光子效应制成的红外探测器，统称光子探测器。 光子探测器通过测量材料电子性质的变化，可以知道红
外辐射的强弱。其主要特点是灵敏度高，响应速度快，具有较
高的响应频率，但探测波段较窄，一般需在低温下工作。
(1 )基尔霍夫定律：在一定温度下，地物单位面积上的辐射通量W和吸收率之比，对 于任何物体都是一个常数，并等于该温度下同面积黑体辐射通量W。在给定的温度下， 物体的发射率=吸收率（同一波段）；吸收率越大，发射率也越大。地物的热辐射强度 与温度的四次方成正比，所以地物微小的温度差异就会引起红外辐射能量的明显变化。 这种特征构成了红外遥感的理论基础。 (2)玻耳兹曼定律：即黑体总辐射通量随温度的增加而迅速增加，它与温度的四次方 成正比。因此，温度的微小变化就会引起辐射通量密度很大的变化，这正是红外装置测 定温度的理论基础。 (3)维恩位移定律：随着温度的升高，辐射最大值对应的峰值波长向短波方向移动。
红外传感器的原理及分类
Principle and classification of infrared sensors
课程内容 Course Contents
1 . 红外检测的物理基础 2. 红外辐射的基本定律
3. 红外探测器的分类
1. 红外检测的物理基础
红外辐射俗称红外线，它是一种不可见光，由于是位于可见光中红色光以 外的光线，故称红外线。它的波长范围大致在0.76 ～1 000 μm，红外线在电磁波 谱中的位置如图所示。
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1. 红外检测的物理基础
红外线辐射的物理本质是热辐射。一个炽热物体向外辐射的能量大部分是通过红外线辐 射出来的。物体的温度越高，辐射出来的红外线越多，辐射的能量就越强。而且，红外线被 物体吸收时，可以显著地转变为热能。 在自然界中，只要物体 本身具有一定温度（高于绝
对零度），都能辐射红外光。
例如电机，电器，炉火，甚 至冰块都能产生红外辐射。
1 . 红外检测的物理基础
红外辐射和所有电磁波一样，是以波的形式在空间直线传播的。红外线在通过大气层时， 有三个波段透过率最高，分别是2 ～2.6μm， 3 ～5μm， 8 ～1 4μm，统称它们为“大气窗口”。 这三个波段对红外探测技术特别重要。红外探测器一般都工作在“大气窗口”这三个波段。
2. 红外辐射的基本定律
3. 红外探测器的分类
红外传感器一般由光学系统、探测器、信号调理电路及显示等组成。 红外探测器是红外传感器的核心，红外探测器种类很多。根据驱动方式不同 可分为电平型和脉冲型；根据探测原理的不同可分为光子探测器(探测原理基于光 电效应)和热探测器(探测原理基于热效应)；根据功能不同可分为辐射计、搜索跟踪 系统、热成像系统、红外测距通信系统和混合系统五大类。