红外探测器
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。
红外探测器是什么-红外探测器的原理和使用方法
红外探测器是什么，红外探测器的原理和使用方法如今，随着社会的进步，经济的发展，越来越多人开始重视安防产品，家庭安防产品销售量开始逐年增长，红外探测器普及到越来越多的家庭，那么，什么是红外探测器的原理和使用方法？一、什么是红外探测器？红外探测器是将入射的红外辐射信号转变成电信号输出的器件。
红外辐射是波长介于可见光与微波之间的电磁波，人眼察觉不到。
要察觉这种辐射的存在并测量其强弱，把它转变成可以察觉和测量的其他物理量。
一般说来，红外辐射照射物体所引起的任何效应，只要效果可以测量而且足够灵敏，均可用来度量红外辐射的强弱。
现代红外探测器所利用的主要是红外热效应和光电效应。
这些效应的输出大都是电量，或者可用适当的方法转变成电量。
二、红外探测器的原理无线红外探测器的基本原理是，将入射的红外辐射信号转变成电信号输出的器件。
红外辐射是波长介于可见光与微波之间的电磁波，人眼察觉不到。
要察觉这种辐射的存在并测量其强弱，把它转变成可以察觉和测量的其他物理量。
一般说来，红外辐射照射物体所引起的任何效应，只要效果可以测量而且足够灵敏，均可用来度量红外辐射的强弱。
在红外线探测器中，热电元件检测人体的存在或移动，并把热电元件的输出信号转换成电压信号。
然后，对电压信号进行波形分析。
于是，只有当通过波形分析检测到由人体产生的波形时，才输出检测信号。
例如，在两个不同的频率范围内放大电压信号，且将被放大的信号用于鉴别由人体引起的信号。
于是，误将诸如热电元件的爆米花噪声一类噪声当作为由人体所产生而在准备加以检测乃得以防止。
三、红外探测器的使用方法而红外探测器有很多种类，不同分类的红外探测器有不同的使用方法。
1. 接近探测器：是一种当入侵者接近它时能触发报警的探测装置。
在接近探测器中，通常有一个高频率的LC震荡电路，震荡电路的LC回路通过导线连通到外部的金属部件上。
当人体靠近时，通过空间的电磁偶合，会改变LC回路的谐振频率，引起震荡频率改变，探测器的检测电路能够识别这种频率的改变而发出警示信号。
红外探测器
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:
红外线探测器的原理及应用
红外线探测器的原理及应用原理红外线探测器是一种能够感知和测量红外辐射的装置。
其工作原理基于红外辐射对物质的相互作用。
红外辐射红外辐射是一种电磁辐射，其波长范围在可见光波长和微波波长之间。
红外辐射在宇宙中普遍存在，是物体固有的热量辐射，其强度与物体的温度息息相关。
红外线探测器的工作原理1. 热释电效应红外线探测器中最常用的原理是热释电效应。
该效应是指当物体受到红外辐射后，其温度升高，从而引起材料内部的电荷分布变化。
探测器通过测量电荷变化来判断红外辐射的存在与强度。
2. 光电效应光电效应是指当光照射到特定的材料表面时，材料中的电子被从原子中解离出来，形成电流。
某些红外线探测器利用这一原理工作，通过测量光电效应引起的电流变化，来实现红外辐射的探测。
3. 热敏电阻原理红外线探测器还可以基于热敏电阻原理工作。
在材料受到红外辐射时，其温度发生变化，从而引起电阻值的改变。
探测器通过测量电阻值的变化来识别红外辐射的存在和强度。
应用红外线探测器广泛应用于各种领域，具有许多重要的应用。
安防领域红外线探测器在安防领域中被广泛应用。
通过红外辐射的检测，可以实现对周围环境的监控。
红外线探测器可以用于入侵报警系统，当有人或动物进入被监控区域时，探测器能够及时发出警报。
此外，红外线探测器还可以用于火灾报警系统，及早发现潜在的火灾危险。
工业自动化在工业自动化领域，红外线探测器也发挥着重要作用。
通过探测红外辐射的强度和变化，可以监测设备和机器的温度，及时发现异常情况。
红外线探测器还可以用于控制系统，实现对温度、湿度等参数的监测和控制，提高生产效率和产品质量。
医疗领域在医疗领域，红外线探测器被广泛用于医疗设备和仪器中。
例如，红外线探测器可以用于体温计，测量人体的体温。
此外，红外线探测器还可以用于热成像设备，对人体或物体进行非接触式的温度测量和图像显示。
环境监测红外线探测器还可以应用于环境监测领域。
通过测量环境中的红外辐射，可以对大气温度、湿度、空气质量等参数进行监测。
红外探测器的操作方法
红外探测器的操作方法红外探测器是一种能够感应红外辐射并将其转化成可见光或电信号的仪器。
它常用于安防领域、温度测量、红外成像和通信等应用中。
下面将详细介绍红外探测器的操作方法。
1. 检查设备在开始操作红外探测器之前，需要先检查设备是否完好无损。
确保红外探测器的电源正常接通，连接端口没有松动或损坏。
2. 设置工作模式根据实际需要，设置红外探测器的工作模式。
通常有以下几种模式可供选择：单脉冲检测模式、双脉冲检测模式、宽带检测模式等。
根据应用需求选择合适的模式可以提高探测器的灵敏度和性能。
3. 调节灵敏度根据环境条件和需要，调节红外探测器的灵敏度。
一般情况下，灵敏度调节旋钮可用于设定红外探测器对红外辐射的感应范围。
根据需要，适当调节灵敏度可以提高探测效果。
4. 定位红外源在使用红外探测器之前，需要确定感兴趣的红外辐射源的方向和位置。
可以通过肉眼观察或使用其他辅助设备进行定位，以确保红外探测器能够准确捕捉到红外辐射。
5. 启动红外探测器在调整好红外探测器的各项参数后，将其启动。
通常通过按下电源开关或相应控制按钮来完成启动操作。
一些高级红外探测器还可以通过遥控器进行操作。
6. 检测红外辐射一旦红外探测器启动，它将开始检测其感兴趣区域内的红外辐射。
根据探测器的工作模式和灵敏度设置，它将捕获红外辐射并将其转化成可见光或电信号进行显示或记录。
7. 红外成像对于可见光以外的红外辐射，一些红外探测器还可以进行红外成像。
通过使用红外阵列探测器和图像处理技术，可以将红外辐射转化为热图或红外图像，以便于人们观察、分析和记录。
8. 数据处理与输出在红外探测器进行红外辐射检测后，一些先进的探测器还可以对数据进行处理和分析。
它们可以测量辐射强度、温度、频率等参数，并将结果通过显示屏或输出端口进行显示、记录或传输。
9. 关闭红外探测器在使用完红外探测器后，需要及时关闭它以节约能源和延长设备使用寿命。
通常通过按下电源开关或相应的控制按钮来完成关闭操作。
红外探测器原理
红外探测器原理
红外探测器原理是基于红外辐射的特性。
红外辐射是一种在光谱中长波段的电磁辐射，对于人眼来说是不可见的。
红外探测器利用一种特殊的材料，被称为红外探测传感材料。
这种材料能够吸收红外辐射并转变为电信号。
当红外辐射照射到探测器上时，探测器内部的红外探测传感材料会吸收辐射能量并导致材料内部的电荷分布发生变化。
探测器内部还包含一个电路，用于测量和放大红外探测传感材料中由辐射能量引起的电荷变化。
这样，探测器就可以将红外辐射转化为电信号，从而进行信号处理和分析。
通常，探测器还配备了滤光片，用于选择特定波长的红外辐射，以增强探测器的准确性和灵敏度。
红外探测器的工作原理可归纳为以下几个步骤：辐射能量被红外探测传感材料吸收后，产生电荷变化；电荷变化被探测器内部的电路接收并放大；放大后的电信号经过信号处理和分析，可以得到关于红外辐射的信息。
红外探测器广泛应用于安防监控、火灾报警、人体检测、无人驾驶等领域。
通过感知红外辐射，探测器能够实时准确地识别和监测目标物体，具有很高的应用价值。
红外探测器工作原理
红外探测器工作原理
红外探测器是一种能够探测红外辐射的装置，主要原理基于物体发出的红外辐射与红外探测器的相互作用。
红外辐射是指波长范围在0.75-1000微米之间的电磁辐射，对应于频率范围在300-400 THz之间。
红外探测器常用的工作原理包括热电偶、热电阻、半导体等。
下面将分别介绍这些工作原理：
1. 热电偶原理：热电偶是由两种不同材料的导线接触形成的，它们之间存在热电效应。
当其中一侧受到红外辐射时，它的温度会升高，从而在热电偶的两端产生温差，进而产生电压差。
这个电压差可以用来检测红外辐射的强度。
2. 热电阻原理：热电阻器材料的电阻值随温度的变化而变化。
红外辐射会使热电阻器材料的温度升高，从而导致其电阻值发生变化。
测量热电阻器的电阻值变化，可以间接检测红外辐射的存在。
3. 半导体原理：半导体材料对红外辐射具有很好的吸收能力。
在半导体红外探测器中，人们常用的是InSb（砷化铟）、HgCdTe（汞镉铟）、Si（硅）等材料。
这些材料的能带结构使得它们能够吸收红外辐射而产生电荷载流子。
通过测量电荷载流子的变化，可以检测红外辐射的存在。
总之，红外探测器的工作原理是基于物体发出的红外辐射与红
外探测器的相互作用。
不同的原理适用于不同的应用场景，但都能够实现红外辐射的探测和测量。
红外对射探测器安装方法
红外对射探测器安装方法1. 红外对射探测器简介红外对射探测器是一种常用于安防系统的设备，它主要通过红外线的发射和接收来探测物体的存在和移动。
该设备通过将红外线发射器和接收器分别安装在需要监测的区域内，当有物体通过时，红外线会被物体遮挡，从而触发报警。
2. 安装前准备在开始安装红外对射探测器之前，需要做一些准备工作：- 确定好安装位置：根据监测范围和安全需求，选择合适的位置安装红外对射探测器。
通常情况下，应选择高度合适、视野开阔的位置来安装。
- 确认供电情况：检查供电线路是否满足红外对射探测器的电源要求，可以根据需要预留插座或使用电池供电系统。
- 确保设备完整：检查购买的红外对射探测器是否完整，包括发射器、接收器、安装支架和连接线等。
3. 安装步骤步骤一：确定安装位置根据前期准备中确定的位置，使用工具测量并标记出发射器和接收器的安装位置。
确保两者之间的距离适当，并且没有任何遮挡物。
步骤二：固定安装支架使用螺丝和螺母将安装支架固定在准备好的位置上。
确保支架稳固可靠，并可以将发射器和接收器安装在上面。
步骤三：连接发射器和接收器将发射器和接收器分别连接到供电线路或电池系统上，确保电源接线正确无误。
根据设备的说明书，可以使用连接线将发射器和接收器与安装支架固定在一起。
步骤四：调整和测试根据实际需求，适当调整红外对射探测器的角度和高度，确保能够有效监测到所需区域的移动。
在调整完毕后，可以进行测试。
通过检测显示器或报警主机，观察红外对射探测器是否能够正常工作。
步骤五：定期维护和检查安装完成后，定期维护和检查红外对射探测器是非常重要的。
按照设备的说明书，定期清洁和校准设备，确保其正常的工作状态。
4. 安全注意事项在安装红外对射探测器时，需要注意以下安全事项：- 确保安装位置不会干扰他人的正常活动。
- 在安装过程中，注意安全防护和措施，避免发生意外伤害。
- 在使用电源时，必须注意电压和电流是否符合设备要求，避免电源过载或短路等问题。
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。
红外探测器的七大用途
红外探测器的七大用途导语：红外光是波长介于可见光与太赫兹波之间的电磁波，红外探测器就是用来探测这种人眼看不见的光信号的器件。
它将红外光信号转变成某种可测量的物理量，从而实现感知。
红外光是波长介于可见光与太赫兹波之间的电磁波，红外探测器就是用来探测这种人眼看不见的光信号的器件。
它将红外光信号转变成某种可测量的物理量，从而实现感知。
经过几代的发展，红外探测器已经从单元发展到焦平面阵列。
红外焦平面根据制冷方式划分，分为制冷型焦平面阵列和非制冷型焦平面阵列。
制冷型探测器背景温度与探测温度之间的对比度决定着探测器的理想分辨率，所以，为提高探测器精度必须大幅降低背景温度。
制冷型探测器发展较早、应用广泛的有：HgCdTe探测器、InSb探测器和量子阱探测器等。
非制冷型探测器能在室温工作，主要有微测辐射热计、热释电探测器和热电堆探测器等。
只要不处在绝对零度，地球温度环境下的物体都存在红外辐射。
因此，地球环境下的目标探测，红外具有特别重要的地位。
相比其他手段，红外探测具有隐蔽性强、恶劣天气影响小，适于夜间使用；识别目标能力强的特点。
红外系统涉及成像、成像光谱、智能化检测等问题，那么，这天上地下的，红外探测器究竟能用在哪儿？气象预测因为有风云系列气象卫星、海洋系列卫星昼夜监测，发送卫星云图，所以台风预测越来越准确。
尤其是卫星上的红外探测器组件，做成遥感仪器放在卫星上，才能够观测得到各种成像。
对地成像红外探测器规模越大看得越清楚，大规模就是像素做的多，目前规模最大的是美国做的6400万像素。
汶川地震时中美协商，请美方派卫星在汶川上空观测灾情。
军事侦察红外侦察分为地面、海面、空中和空间侦察。
空间侦察主要指：利用侦察卫星上的红外遥感设备，从空间轨道上对目标实施侦察和监视。
我国商用卫星已能够拍到美国军用造船厂的清晰图片。
环境监测2011年日本福岛核电站事故，放射性物质泄漏，美国海洋与大气管理局公布污染海水流向预测结果图，正是基于红外成像做出来的。
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。
红外线探测器的原理及应用
红外线探测器的原理及应用红外线探测器是一种能够感受和接收红外线辐射的设备，通过特定的传感器和电路系统，对红外线进行检测和转换，最终转化为可观测的电信号。
红外线探测器的原理是基于物质或物体在红外波段的吸收、辐射和反射特性。
红外线探测器的原理主要有以下几种：1. 热敏原理：热敏红外线探测器利用物质在红外波段吸收光能后产生热效应的原理进行工作。
当红外线照射到热敏元件表面时，元件的温度会升高，从而改变其电阻、电容或者电压等参数，进而通过相应电路进行信号检测和处理。
2. 二极管原理：红外线探测器的一种常见原理是利用PN结二极管的特性。
当红外线照射到二极管上时，被照射区域的载流子浓度发生变化，导致二极管的电流或电压发生变化。
通过测量二极管的电流或电压的变化，可以得知红外线的强度和频率等信息。
3. 干扰滤波原理：红外线探测器还常采用差分测量原理。
通过将环境红外辐射和目标红外辐射分别传导到两个相同结构的传感器上，然后进行差分运算，可以有效地抑制环境干扰，提高探测器对目标红外辐射的敏感性。
红外线探测器在许多领域都有广泛的应用。
1. 安防领域：红外线探测器可用于入侵报警系统。
当有人或物进入监控区域时，红外线探测器会感受到目标的红外辐射，发出警报信号。
同时，红外线探测器还可用于监控系统中的目标跟踪、人脸识别等功能。
2. 消防领域：红外线探测器可用于火焰快速探测。
火焰产生的红外辐射能够被红外线探测器感知，当有火焰出现时，探测器会发出报警信号，及时采取灭火措施，保障人员和财产安全。
3. 环境监测：红外线探测器可用于大气污染和温室气体监测。
例如，通过检测大气中的CO2浓度，可以判断空气质量和环境污染的程度。
4. 医疗领域：红外线探测器可用于体温测量。
人体在发热时会产生红外辐射，红外线探测器可以通过测量体表的红外辐射来获取人体的体温信息，具有非接触、快速、准确的优势。
5. 工业领域：红外线探测器可用于物体测温、材料表面缺陷检测、液体水位测量等。
红外探测器的工作原理
红外探测器的工作原理
红外探测器是利用物体通过红外辐射来检测物体的一种装置。
其工作原理基于物体的热辐射特征。
物体在室温下都会发出一定强度的红外辐射，这种辐射与物体的温度有关，温度越高，发出的红外辐射也就越强。
红外探测器通常采用特定材料制成的感光元件，这些材料能够吸收红外辐射并转换成电信号。
常见的红外探测原理有热释电效应、热导效应和光电效应等。
热释电效应是最常见的工作原理之一。
探测器中包含一个具有高感应性的热释电元件，当物体通过红外辐射照射到探测器上时，元件会吸收红外辐射并因此发生温度变化。
这会导致元件内部的电荷分布发生改变，进而产生一个微小的电压信号。
通过放大和处理这个信号，就可以检测到物体的存在。
热导效应原理通过利用物体和环境之间的温差来检测红外辐射。
探测器中通常包含两个或多个热电偶电极，这些电极位于不同温度区域。
当红外辐射照射到探测器上时，不同温度区域之间的温差会产生电压差，通过测量这个电压差，可以判断物体的存在。
光电效应原理则是通过利用某些材料在受到红外辐射时产生电子释放的现象。
探测器会使用红外敏感材料制成的光电二极管或光敏传感器。
当红外辐射照射到探测器上时，材料中的电子会被激发，从而形成一个电流信号。
通过测量这个电流信号的强度，可以判断物体的存在。
红外探测器通常具有快速、高灵敏度和广泛的应用范围。
它被广泛应用于安防系统、自动化设备、红外热成像等领域。
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。
红外系统中对红外探测器的基本要求
红外系统中对红外探测器的基本要求
红外系统中对红外探测器的基本要求是确保其能够准确、稳定地感知和测量红
外辐射。
以下是红外探测器的几个基本要求：
1. 灵敏度：红外探测器应具备高度的灵敏度，能够检测到微弱的红外辐射信号。
这是确保系统准确性和可靠性的关键要素。
2. 波长范围：红外探测器应能够感知所需的特定波长范围内的红外辐射。
不同
的应用场景需要不同的波长范围，因此选择合适的波长范围是重要的。
3. 分辨率：红外探测器的分辨率影响着其能否准确地分辨目标物体的细节。
高
分辨率可以提供更为清晰的图像和数据，有助于进行更精确的分析。
4. 响应时间：对于一些应用而言，快速响应时间是至关重要的。
红外探测器应
具备较短的响应时间，以获得实时的数据和事件触发。
5. 线性范围：红外系统中的探测器应具备较宽的线性范围，以便能够准确测量
不同强度的红外辐射信号。
较宽的线性范围有助于避免信号饱和和失真。
6. 抗干扰能力：红外探测器应具备良好的抗干扰能力，可以有效抑制来自环境
因素和其他光源的干扰信号。
7. 稳定性和可靠性：红外探测器应具备良好的稳定性和可靠性，在长时间使用
中保持一致的性能，且不易受到外界条件的影响。
红外系统中对红外探测器的基本要求包括灵敏度、波长范围、分辨率、响应时间、线性范围、抗干扰能力以及稳定性和可靠性等方面的要求。
这些要求是为了确保系统能够准确地感知和测量红外辐射信号，从而满足各种应用场景的需求。
红外线探测器原理
红外线探测器原理红外线探测器是一种能够探测红外辐射的传感器，它在很多领域都有着广泛的应用，比如安防领域、自动化控制领域等。
它的原理主要是利用物体发出的红外辐射来实现探测和测量。
在红外线探测器中，有几种常见的原理，包括热释电、红外光电二极管和红外线热像仪等。
热释电原理是红外线探测器中最常见的一种原理。
它利用了物体在温度变化时所产生的红外辐射。
当一个物体的温度发生变化时，它就会发出红外辐射，而热释电探测器就是利用这种辐射来进行探测。
热释电探测器内部有一种被称为热释电材料的物质，当这种材料受到红外辐射时，它的温度就会发生变化，从而产生一个微弱的电信号。
通过测量这个电信号的变化，就可以判断出外界是否存在物体。
这种原理的红外线探测器在安防领域得到了广泛的应用，比如红外感应门、红外监控摄像头等。
另一种常见的红外线探测器原理是红外光电二极管原理。
这种原理利用了半导体材料对红外光的敏感性。
当红外光照射到半导体材料上时，它会激发材料内部的电子，从而产生一个电流。
通过测量这个电流的变化，就可以实现对红外光的探测。
红外光电二极管原理的红外线探测器在遥控器、红外传感器等领域有着广泛的应用。
除了以上两种原理外，还有一种比较先进的原理是红外线热像仪原理。
这种原理是通过将物体发出的红外辐射转化成热像，再通过传感器进行捕捉和处理，最终形成红外图像。
这种原理的红外线探测器在军事、医疗等领域有着重要的应用价值。
总的来说，红外线探测器是一种能够探测红外辐射的传感器，它的原理主要包括热释电、红外光电二极管和红外线热像仪等。
不同原理的红外线探测器在不同领域有着广泛的应用，它们的出现大大提高了人们对红外辐射的探测和测量能力，为人们的生活和工作带来了便利。
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红外探测器1 红外探测器应用发展红外探测器由于诸多特点在军用和民用领域都取得了广泛的应用，红外探测器在红外系统中起着至关重要的作用。
简述国内外红外探测器部分最新的研究成果和动态，关于红外成像技术发展，讨论红红外探测器应用中的一些新技术、发展重点和难点，对以后一段时期内的红外探测器发展及其市场前景进行展望。
2 红外探测器应用背景红外探测器具有作用距离远、抗干扰性好、穿透烟尘雾霾能力强、可全天候、全天时工作等优点，在军用和民用领域都得到了极为广泛的应用。
在军事上，包括对军事目标的搜索、观瞄、侦察、探测、识别与跟踪；对远、中、近程军事目标的监视、告警、预警与跟踪；红外探测器的精确制导；武器平台的驾驶、导航；探测隐身武器系统，进行光电对抗等。
在民用领域，在工业、遥感、医学、消费电子、测试计量和科学研究等许多方面也得到广泛应用。
目前国外红外成像器件已发展到了智能灵巧型的第四代，在光电材料、生产工艺及系统应用等方面都取得了丰硕的成果，但是国内红外相关技术研究与生产起步较晚，并且受工业基础制约，发展远滞后于国外，而市场需求却持续强劲，无论在军用还是民用领域都有巨大的发展空间。
3 红外探测器现状分析从第一代红外探测器至今已有40余年历史，按照其特点可分为四代：第一代（1970s-80s）主要是以单元、多元器件进行光机串/并扫描成像；第二代（1990s-2000s）是以4×288为代表的扫描型焦平面；第三代是凝视型焦平面；目前正在发展的可称为第四代，以大面阵、高分辨率、多波段、智能灵巧型系统级芯片为主要特点，具有高性能数字信号处理功能，甚至具备单片多波段融合探测与识别能力。
在红外探测器发展过程中，新材料、新工艺、新器件、新方法不断涌现，按工作环境可分为致冷型和非致冷型两大类。
3.1 高性能致冷型红外探测器此类器件需要在低温下（77K）工作，相比非致冷器件成像质量优异、探测灵敏度高，通常又可分为传统型和量子阱焦平面探测器。
其中前者主要采用碲镉汞（HgCdTe）、锑化铟（InSb）两种材料，又以碲镉汞占主导地位，应用最为广泛。
国际上知名研究机构有法国Sofradir、英国SELEX、德国AIM、美国DRS、Raytheon 等。
已研制、生产的高水平商用焦平面探测器有：长波640×480、中波1024×1024、短波4096×4096、双色/双波段1280×720。
量子阱焦平面探测器由于材料和器件工艺成熟、产量高、成本低，经过近15 年的快速发展，已成为长波致冷型焦平面器件的两大主要分支之一。
目前在美国和英、法、德、瑞典等欧洲发达国家已研制出全电视制式的640×512（包含640×480）长波焦平面器件和中等规模的320×240（包含256×256，384×288 格式）双色器件产品。
以美国NASA/ARL 联合研制的大面阵1024×1024 长波焦平面和NASA/JPL 研制的640×512 四色焦平面，代表了当前GaAs/AlGaAs 量子阱红外探测器的最高研究水平。
3.2 非致冷型红外探测器室温工作的红外成像系统不仅可以降低昂贵的致冷费用，而且还可以简化器件制作工艺，便于集成轻便化与携带使用。
经过多年的努力，红外探测器已经从工作温度不到100K的传统１光子型半导体红外探测器发展到200K 左右的半导体超晶格量子点探测器，进而又发展到了工作温度较高的半导体热探测器和超巨磁电阻热探测器等，探测器材料在此起到了至关重要的作用。
美国Raytheon、Lockheed-Martin、Boeing Indigo，英国BAE、QinetiQ，法国ULIS，日本NEC 等公司长期从事非致冷红外探测器研究，所采用的材料主要有3 种：热释电材料、氧化钒和非晶硅。
最早用于红外瞄准具的是基于钛酸锶钡（BST）热释电材料的320×240 非致冷焦平面探测器。
目前基于钛酸锶钡、钽钪酸铅（PST）热释电材料和基于氧化钒、非晶硅热敏电阻材料探测器技术也已成熟，美国、英国VO x 产品规模已达到640×480，法国α-Si产品和英国热释电产品规模均为384×288。
3.3 国内红外探测器发展现状国内从上世纪80 年代后期陆续开始了红外焦平面探测器的研制。
尽管国内的第二代、第三代红外焦平面技术在材料、器件工艺、读出电路、杜瓦和致冷等方面取得一些进展，完成了少数器件的研制，但还有许多关键技术还没有完全突破，可靠性、工程化、通用化与标准化水平有待进一步提高；第四代产品还刚开始进行技术突破，到目前为止，只有为数很少的工程化产品提供军方使用。
目前实现批量生产的焦平面探测器组件相当于西方国家较早一段时期的水平。
红外探测器技术总体水平与西方发达国家相比仍有较大差距。
3.4 红外探测器发展趋势未来红外焦平面探测器的主要发展趋势包括：更大规格、更高性能、多色/多波段探测、信息处理高速智能化、非致冷（含提高工作温度）、光机电集成一体化等，器件制作将主要依托分子束外延（MBE）多层材料精密生长技术、微电子行业中的超大规模集成电路技术和微纳结构精细加工技术。
与此同时，一些新概念红外成像理论和技术不断提出，极大地促进了新概念红外成像系统的产生，并对今后红外成像技术的发展趋势产生明显的影响，例如多色红外成像、红外偏振成像、主/被动红外三维（3D）成像、亚像元/超分辨力红外成像、近自然感伪彩色红外成像等技术。
4 红外探测器的工作原理4.1主动式红外探测器工作原理主动红外探测器由红外发射机、红外接收机和报警控制器组成。
分别置于收、发端的光学系统一般采用的是光学透镜，起到将红外光束聚焦成较细的平行光束的作用，以使红外光的能量能够集中传送。
红外光在人眼看不见的光谱范围，有人经过这条无形的封锁线，必然全部或部分遮挡红外光束。
接收端输出的电信号的强度会因此产生变化，从而启动报警控制器发出报警信号。
主动式红外探测器有单光束、双光束、四光束之分。
以发射机与接收机设置的位置不同分为对向型安装方式和反射式按装方式，反射型安装方式的接收机不是直接接收发射机发出的红外光束，而是接收由反射镜或适当的反射物（如石灰墙、门板表面光滑的油漆层）反射回的红外光束。
当反射面的位置与方向发生变化或红外发射光束和反射光束之一被阻挡而使接收机无法接收到红外反射光束时发出报警信号。
4.2被动式红外探测器工作原理被动式红外探测器主要由光学系统、热传感器（或称为红外传感器）及报警控制器等部２分组成。
其核心是不见是红外探测器件，通过关学系统的配合作用可以探测到某个立体防范空间内的热辐射的变化被动式红外探测器（Passive Infared Detector，PIR）根据其结构不同、警戒范围及探测距离也有所不同，大致可以分为单波束型和多波束型两种。
单波束PIR采用反射聚焦式光学系统，利用曲面反射镜将来自目标的红外辐射汇聚在红外传感器上。
这种方式的探测器境界视场角较窄，一般在5°以下，但作用距离较远，可长达百米。
因此又称为直线远距离控制型被动红探测器，适合保护狭长的走廊、通道以及封锁门窗和围墙。
多波束型采用透镜聚焦式光学系统，目前大都采用红外塑料透镜——多层光束结构的菲涅尔透镜。
这种透镜是用特殊塑料一次成型，若干个小透镜排列在一个弧面上。
所有透镜都向内部设置的热释电器件聚焦，因此灵敏度较高，只要有人在透镜视场内走动就会报警。
红外光穿透力差，在防范区内不应有高大物体，否则阴影部分有人走动将不能报警，不要正对热源和强光源，特别是空调和暖气。
否则不断变化的热气流将引起误报警。
为了解决物品遮挡问题，又发明了吸顶式被动红外入侵探测器。
安装在顶棚上向下360°范围内进行警戒，只要在防护范围内，无论从哪个方向入侵都会触发报警，在银行营业大厅，商场的公共活动区等空间较大的地方得到广泛使用。
被动式报警探测器由于探测性能好、易于布防、价格便宜而被广泛应用。
其缺点是相对于主动式探测误报率较高。
体都有恒定的体温，一般在37度左右，会发出特定波长10μm左右的红外线，被动红外探测器就是靠探测人体发射的10μm左右的红外线而进行工作的。
人体发射的10μm左右的红外线通过菲涅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．被动红外探测器是以探测人体辐射为目标的，所以热释电元件对波长为10μm左右的红外辐射必须非常敏感。
2．为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲涅尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。
3．其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元件。
而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。
4．一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同不能抵消，经信号处理而报警。
5 红外探测器主要技术指标5.1 通光孔径热成像系统接收光学系统的入瞳直径称通光孔径。
5.2．相对孔径相对孔径是光学系统的通光孔径D与焦距f的比值，即A=D/f。
对于热红外类型的光学系统，这时一个很重要的参数，因为热像平面辐照度与相对孔径的平方成正比。
5.3．f/数f/数是光学系统相对孔径的倒数。
设光学系统的相对孔径为A=D/f（D为通光孔径，f为３焦距），1A=f/D，则数f/D是表示系统的集中f为通光孔径的多少倍。
例如，f/3表示光学系统的集中为通光孔径的三倍。
5.4．视场视场是光学系统视场角的简称。
它表示能够在光学系统像平面视场光阑内成像的空间范围。
当目标位于以光轴为轴线，顶角为视场角的圆锥内的任一点（在一定距离内）时能被光学系统发现，即成像于光学系统像平面的视场光阑内。
即使物体能在热像仪中成像的物空间的最大张角叫做视场，一般是а°×β°的矩形视场。
5.5．光谱响应红外探测器对各个波长的入射辐射的响应称为光谱响应。
一般的光电探测器均为选择性探测器。
5.6．空间分辨率应用热像仪观测时，热像仪对目标空间形状的分辨能力。
本行业中通常以mrad（毫弧度）的大小来表示。
mrad的值越小，表明其分辨率越高。
弧度值乘以半径约等于弦长，即目标的直径。
如1.3mrad的分辨率意味着可以在100m的距离上可以分辨出1.3×10-3×100=0.13m=13厘米的物体。
5.7．温度分辨率温度分辨率：可以简单定义为仪器或使观察者能从背景中精确地分辨出目标辐射的最小温度△T。