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
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。
红外探测器原理
红外探测器原理安防2007-10-16 10:17:07 阅读888 评论3 字号：大中小订阅被动红外探测器凡是温度超过绝对0℃的物体都能产生热辐射，而温度低于1725℃的物体产生的热辐射光谱集中在红外光区域，因此自然界的所有物体都能向外辐射红外热。
而任何物体由于本身的物理和化学性质的不同、本身温度不同所产生的红外辐射的波长和距离也不尽相同，通常分为三个波段。
近红外：波长范围0.75～3μm中红外：波长范围3～25μm远红外：波长范围25～1000μm人体辐射的红外光波长3～50μm，其中8～14μm占46%，峰值波长在9.5μm。
㈠被动红外报警探测器在室温条件下，任何物品均有辐射。
温度越高的物体，红外辐射越强。
人是恒温动物，红外辐射也最为稳定。
我们之所以称为被动红外，即探测器本身不发射任何能量而只被动接收、探测来自环境的红外辐射。
探测器安装后数秒种已适应环境，在无人或动物进入探测区域时，现场的红外辐射稳定不变，一旦有人体红外线辐射进来，经光学系统聚焦就使热释电器件产生突变电信号，而发出警报。
被动红外入侵探测器形成的警戒线一般可以达到数十米。
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。
红外传感器的探测波长范围是8～14μm，人体辐射的红外峰值波长约为10μm，正好在范围以内．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。
红外探测器的工作原理是什么
红外探测器的工作原理是什么
红外探测器的工作原理是什么
导语：红外探测器的工作原理是什么?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。
红外探测器的工作原理是什么
该红外线探测器包括红外线发射器、接收器、以及信号处理器，信号处理器的信号输出端经红外线发射电路与红外线发射器连接;信号输入端经红外线接收电路与红外线接收器连接，其反馈信号输出端与外围控制电路连接。
1、将探测器左边的电源开关打到下面，此时探测器电源接通，面壳上的`报警指示灯点亮约3秒，同时也发射出无线信号，报警3秒后探测器进入稳定程序，时间大约是50秒，稳定时间到，开始进入下一轮探测监控。
2、当有人进入探测器的探测范围内时，探测器报警指示灯点亮，同时发射出无线信号。
3、只要报警后，便要等50秒后才会进入下一轮报警;如探测器一直处于监控状态，则无论何时只要有人进入监控区域，则立刻产生报警。
无线红外探测器是采用国际最先进的数字处理技术开发而成的智能型双元式探测器，它主要采用双元被动红外热释电传感器和特殊的光辑分析判断，带微电脑数字信号处理，完善的温度补偿，独有的防误报算法，低功耗，性能稳定，抗干扰性强，是一种高性价比的无线红外防盗探测器。
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。
红外线传感器工作原理和技术参数
红外线传感器工作原理和技术参数-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII红外线传感器工作原理和技术参数人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。
其中红光的波长范围为0.62～0.76μm；紫光的波长范围为0.38～0.46μm。
比紫光光波长更短的光叫紫外线，比红光波长更长的光叫红外线最广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件，红外传感器就是其中的一种。
随着现代科学技术的发展，红外线传感器的应用已经非常广泛，下面结合几个实例，简单介绍一下红外线传感器的应用。
人体热释电红外传感器和应用介绍被动式热释电红外探头的工作原理及特性：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。
人体发射的10UM左右的红外线通过菲尼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，电后续电路经检验处理后即可产生报警信号。
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。
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尼尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。
3)被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。
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)菲尼尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距（感应距离），从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。
红外技术
红外波段分为短 波红外(SWIR)1～3μ m 波 段 ， 中 波 红 外 (MWIR)3～5μ m波段和 长 波 红 外 ( LWIR)8～ 14μ m波段。
红外辐射与红外吸收
任何物体都能辐射红外线，也能吸收红外 线，辐射与吸收都是能量转换过程。 热辐射就是热能转换成辐射能的过程，而 热吸收则是辐射能转变成热能的过程。
二、红外探测器分类
红外探测器可以分为两大类
一类是热探测器
热探测器接收红外辐射以后，先引起温度变化，温 度变化引起电信号输出。输出的电信号与温度的变 化成比例，而温度变化是因为吸收热辐射能量引起 的，与吸收红外辐射波长没有关系，对红外辐射吸 收没有波长选择性。
另一类是光子探测器
接收红外辐射以后，由于 红外光子直接把材料的束 缚态电子激发成传导电子， 所以引起电信号输出，信 号大小比例于吸收的光子 数。这些红外光子的能量 的大小，必须能达到足以 激发束缚态电子，才能起 这种激发作用。
由上可见，武器装备辐 射的红外线，大都在1～ 10μm之间，所以，前面介 绍的短波红外、中波红外和 长波红外三个大气窗口，在 军事应用上最为重要。 红外热像仪是利用物体 自身发射的红外线，靠 接收景物各部分辐射的 红外线图像而后，再转 变成可见图像的装置。
红外技术用于夜视，是由
于其工作原理决定的，它 的许多特点使它不只用于 夜视，还可用于探测、跟 踪、侦察、告警、火控、 图是热像仪夜间拍摄的热图像，它是景物的 热图，不受有无阳光照射的影响。 红外技术的核心是高灵敏度地接收红外线， 并把它转变成电信号输出。 制导以及工业、农业、医 学、科研等各个领域。
峰值波长与温度成反比， 即λmT=常数≈2898。此关 系称为维恩位移定律。
下图说明黑体的温度、光谱辐射通量 密度和辐射的波长之间的关系。
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。
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。
接近探测器比较适用于室内，如对写字台、文件柜、保险柜等一些特殊物件提供保护，也可以用于对门窗的保护。
通常被保护的物件是金属的，实际上可以构成保护电路的一部分，因而只要有人试图破坏系统时，就会立即触发报警。
2.移动/震动探测器机器：能够探测固定物体位置被移动的传感器称为移动探测器。
其实运动是无处不在的，地球在转动，地球上的任何东西都在“移动”，这里所要探测的其实是相对的移动，比如放置在桌面上的物体被移开了桌面、停放的车辆被开动或搬动了等等。
红外技术
峰值波长与温度成反比， 即λmT=常数≈2898。此关 系称为维恩位移定律。
下图说明黑体的温度、光谱辐射通量 密度和辐射的波长之间的关系。
从上述关系中，可以看到 黑体的热辐射非常强烈地 依赖于温度，温度高的黑 体，热辐射很强，其峰值 波长较短。实际物体的辐 射特性与黑体相似，只不 过与材料种类和表面磨光 程度有关。
一、红外探测器原理
它能把接收到的红外 辐射转变成体积、压 力、电流等容易测量 的物理量。 有实用意义的红外探测器，必 须满足两个条件， 一是灵敏度高，对微弱的红外 辐射也能检测到； 二是物理量的变化与受到的辐 射成比例，才能定量测量红外 辐射。
红外探测器的作用就是把接收到的 红外辐射转换成电信号输出，是实 现光电转换功能的灵敏器件。
红外技术
概述Biblioteka 红外技术是一种无源探测技术，在军用中 特别受到重视。
所有物体自身都能辐射红外线，红外设备可以 无源方式工作，与雷达相比，具有简单、体积 小、重量轻、分辨率高、隐蔽性好，抗干扰能 力强等优点；
与可见光相比，有透过烟尘能力强，可昼夜工 作等特点。
红外武器装备包括红外夜视、 前视红外、侦察、告警、火 控、跟踪、定位、精确制导 和光电对抗等先进技术装备， 对取得战场主动权和进行夜 战，发挥了突出作用。
当辐射与吸收相等时，热能不变，温度不变， 称为热平衡。不同的物体辐射或吸收本领是 千差万别的。 假若辐射入射到物体表面，能被物体全部 吸收，没有反射和透射，这种物体就称为黑 体。黑体能100％吸收入射到表面的全部辐 射，它的吸收系数是1. 一般物体达不到100％吸收，称为灰体。黑 体是最好的吸收体，也是最好的辐射体。
什么是红外线?
在红光以外的光谱区。 早在 1800年，英国天文学家赫谢尔在研 究太阳光的热效应时，就发现了红外线。 红外线是与热和温度紧密联系在一起的， 因此又称为热线或热辐射。
红外光电探测器的工作原理
红外光电探测器的工作原理红外光电探测器是一种能够感受和测量红外辐射的仪器，被广泛应用于人体检测、火灾报警、安防监控等领域。
本文将介绍红外光电探测器的工作原理及其常见类型。
工作原理红外光电探测器的工作原理基于与光电效应相关的物理现象。
光电效应是指当光子照射到金属表面时，会使得金属中的电子受到光子能量的激发而被激发出来。
这些激发的电子可以通过电路被收集和处理，从而实现对光电效应的测量。
红外光电探测器则是利用了众多的半导体材料可以感受不同频段的红外辐射的特性，以此实现对红外光辐射的探测。
当红外辐射照射到探测器的一个电极上时，会产生电子-空穴对，从而产生电流。
这个电流可以作为信号来记录红外光的强度及其他特征。
红外光电探测器的核心是一个叫做“红外探测器元件”的半导体结构。
这种半导体材料中加入了稀缺元素或杂质，使得其带活性能够感应到红外光辐射。
常见的红外光电探测器有单元探头式探测器、线性阵列探测器、面阵列探测器等多种类型。
面阵列探测器由多个探测器元件组成，可以识别红外图像，常用于红外成像和热成像的应用。
类型介绍热式红外探测器热式红外探测器是指通过温度变化来感应红外光。
这种探测器被广泛应用于温度测量和非接触式热成像测量中。
常见的热式红外探测器有热电偶、热敏电阻、铂电阻温度计等。
光电式红外探测器光电式红外探测器，也叫光敏红外探测器，是指通过光电效应来感应红外光。
光电式红外探测器被广泛应用于安防、人体检测、火灾报警等领域。
常见的光电式红外探测器有金属氧化物半导体（MOX）、钙钛矿等。
基于MEMS技术的红外探测器MEMS（Microelectromechanical Systems）技术是指微机电系统技术，其技术应用于探测器中，可实现非常小型化的红外探测模块，同时由于制造成本低廉，因此得到了广泛应用。
常见的基于MEMS技术的红外探测器有：铟锡氧化物探测器、毫米波阵列探测器、光子晶体探测器等。
总结红外光电探测器是一种利用众多半导体材料对红外辐射的感应和测量原理设计制造而成的高新技术探测器。
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。
无线红外探测器技术原理
无线红外探测器技术原理一、引言无线红外探测器技术是现代安防监控领域的重要组成部分。
它利用红外线感应物体的热能，并将其转化为电信号，实现对不同区域的监测与检测。
本文将深入探讨无线红外探测器技术的原理及其应用。
二、无线红外探测器的工作原理2.1 红外线的基本概念红外线是电磁波的一种，其波长比可见光长，频率比可见光低。
红外线在自然界中广泛存在，可由热能产生，被人体、动物和物体表面发射。
无线红外探测器利用红外辐射特性进行监测。
2.2 红外探测器的传感器类型无线红外探测器的核心是红外传感器，常见的红外传感器包括焦平面阵列传感器和热释电传感器。
2.2.1 焦平面阵列传感器焦平面阵列传感器是一种基于红外光电探测技术的无源无线传感器，它能够采集红外辐射能量并将其转化为电信号。
焦平面阵列传感器具有高速度、高灵敏度和良好的空间分辨能力。
2.2.2 热释电传感器热释电传感器是一种主动式传感器，它通过测量物体表面温度的变化来检测红外辐射。
热释电传感器具有低成本、小尺寸和高响应速度等特点，广泛应用于人体检测和安防监控领域。
2.3 无线红外探测器的工作原理无线红外探测器的工作原理基于红外传感器的反应和电信号的处理。
其主要步骤包括红外辐射的感测、信号的放大和处理、以及报警信号的输出。
2.3.1 红外辐射的感测无线红外探测器通过红外传感器感测所监测区域的红外辐射情况。
当有物体进入监测区域时，物体会发出红外辐射，并被传感器感测到。
2.3.2 信号的放大和处理传感器感测到的红外辐射信号经过放大和处理后，转化为电信号。
放大和处理的过程主要包括信号放大、滤波、增益调节等。
2.3.3 报警信号的输出经过处理的电信号被传输到控制中心或报警装置，产生相应的报警信号。
报警信号可以通过无线（如无线RF）或有线方式传输，实现对异常情况的监测和警示。
三、无线红外探测器的应用3.1 安防监控领域无线红外探测器广泛应用于安防监控领域。
它可以用于室内和室外的安全监测，对潜在的入侵、盗窃等行为进行实时监控和检测。
红外传感器工作原理、种类、特点以及应用详解
红外传感器工作原理、种类、特点以及应用详解先看一条两年前的资讯：“据悉，今年秋天，罹患渐冻症逾半个世纪的著名物理学家史蒂芬-霍金将出版一部回忆录，坦诚地透露71年来的生活细节。
据称，这是第一部霍金未借助他人帮助、完全依靠自己写成的书籍。
那么，一直以来，霍金是如何与他人进行交谈和发表演讲的呢？原来，霍金轮椅下方和后方安装的电脑包含一个音频放大器和声音合成器，它们受到霍金眼镜上的红外传感器控制，能够对因面部运动而产生的光线变化作出反应……”从上面我们可以看出，现如今，红外传感器技术已经非常成熟，已经融入到人们的日常生活，并且发挥着巨大的作用。
在了解红外传感器之前，首先，我们应该了解一下，什么是红外线，或者叫红外光。
我们知道，光线也是一种辐射电磁波，以人类的经验而言，通常指的是肉眼可见的光波域是从400nm（紫光）到700nm（红光）可以被人类眼睛感觉得到的范围。
如图所示我们把红光之外、波长760nm到1mm之间辐射叫做红外光，红外光是肉眼看不到的，但通过一些特殊光学设备，我们依然可以感受到。
红外线是一种人类肉眼看不见的光，所以，它具有光的一切光线的所有特性。
但同时，红外线还有一种还具有非常显著的热效应。
所有高于绝对零度即－273℃的物质都可以产生红外线。
因此，简单地说，红外线传感器是利用红外线为介质来进行数据处理的一种传感器。
红外传感器的种类红外线是一种人类肉眼看不见的光，所以，它具有光的一切光线的所有特性。
但同时，红外线还有一种还具有非常显著的热效应。
所有高于绝对零度即－273℃的物质都可以产生红外线。
根据发出方式不同，红外传感器可分为主动式和被动式两种。
主动红外传感器的工作原理及特性主动红外传感器的发射机发出一束经调制的红外光束，被红外接收机接收，从而形成一条红外光束组成的警戒线。
当遇到树叶、雨、小动物、雪、沙尘、雾遮挡则不应报警，人或相当体积的物品遮挡将发生报警。
主动红外探测器技术主要采用一发一收，属于线形防范，现在已经从最初的但光束发展到多光束，而且还可以双发双受，最大限度的降低误报率，从而增强该产品的稳定性，可靠性。
红外探测工作原理
红外探测工作原理红外探测是利用物体辐射的红外波段进行探测的技术。
红外波段是电磁波的一个频段，其波长范围在0.75微米到1000微米之间。
红外探测器一般由光学系统、探测器和信号处理电路三部分组成。
红外光学系统主要包括滤光片和透镜，用于选择特定波长范围内的红外辐射并聚焦到探测器上。
探测器则是将红外辐射转化为电信号的元件。
红外探测器的工作原理可以分为热探测和光电探测两种。
1. 热探测原理：热探测器利用物体辐射的热能来检测红外波段的辐射。
常见的热探测器有热电偶和热释电探测器。
热电偶是利用材料的温度变化产生电势差的原理工作。
当红外辐射通过热电偶材料时，材料吸收红外能量导致温度升高，进而产生电势差。
这个电势差可以通过电路放大并测量，从而得到红外信号。
热释电探测器利用材料在吸收红外辐射时会产生温度变化的原理工作。
热释电探测器中通常使用的材料是氧化物，如锂钽酸盐和锰钒酸盐。
当红外辐射通过热释电探测器时，材料中的电荷会发生变化，进而产生电势差。
这个电势差可以被测量并转化为红外信号。
2. 光电探测原理：光电探测器利用物体在红外波段吸收辐射后电子能级的跃迁来产生电信号。
常见的光电探测器有光电二极管和光敏电阻。
光电二极管是利用半导体材料的能带结构和PN结的特性工作的。
当红外辐射照射到PN结上时，光子会激发电子跃迁到导带，产生电流。
这个电流可以被测量并转化为红外信号。
光敏电阻是利用材料在吸收红外辐射后导电性发生变化的原理工作。
当红外辐射照射到光敏电阻上时，材料的电阻值会发生变化，进而产生电压信号。
这个电压信号可以被测量并转化为红外信号。
综上所述，红外探测器的工作原理基于物体辐射的红外波段特性，利用热能或光电转换的原理将红外辐射转换为电信号，进而实现红外探测。
红外探测器(上) 红外探测器的发展及分类
•光子探测器
光子探测器对辐射的波长有选择性，存在着长波限λc。
* Dc * D c 0
, 当λ≤λc ,当λ＞λc
还需注意的问题：
• 探测器内阻的问题，因为在与放大器连用时，要考虑到 阻抗匹配。 探测器的接收面积，因为在与光学系统匹配时必须要考 虑到探测器接收面积的大小，一般应使探测器接收面积 与光学系统成像大小相同。
VCO 频率受控于电压
•锁相过程
If f 0 fi ,
fi
PD
fo VCO
fo
vd wd c f0
反向偏压 耗尽区厚度 电容
Vd
If
f 0 fi
vd wd c f0
Phase locked , f0 fi vd const.
表示探测器把红外辐射转换成电信号的能力
注意：
＊在测量响应度时，常用的辐射源为500K黑体，测
得的响应度用R0表示；
＊如辐射源为单色光（波长为λ），则测得的响应度 记为R0λ； ＊响应度随调制频率的变化叫做探测器的频率响应。 测试时，需注明调制频率、工作温度、光敏面面积、 入射的辐射功率
2.响应时间τ
所以实际测量时需要测定光源光谱和
探测器响应光谱两曲线，以后者除以 前者，才能得到探测器的相对光谱响
responsivity
应曲线
光源光谱可用对波长无选择的真空热电偶 来测得
wavelength
•单色仪
功能：将不同波长的光分出来给探测器 特点：信号非常微弱，需要用锁相放大器
锁相放大器具有强大的能力从噪声中检测出被掩埋的信号
A1 是黑体辐射孔的面积 d 是黑体辐射孔到探测器光敏面的距离 T 是黑体温度，500K T0 是环境温度
红外探测器原理及技术
红外探测器原理及技术红外探测器原理及技术1. 红外探测器特性参数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于所吸收的能量。
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、响应时间等参数描述。
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：//d s n s nHA P NEP V V V V == （1-1）其中：H ：辐照度，单位W/cm 2；d A ：探测器光敏面面积，单位cm 2；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。
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
红外探测器红外探测器(Infrared Detector)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，必须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。
产品构成一个红外探测器至少有一个对红外辐射产生敏感效应的物体，称为响应元。
此外，还包括响应元的支架、密封外壳和透红外辐射的窗口。
有时还包括致冷部件、光学部件和电子部件等。
发展简史1800年，F.W.赫歇耳在太阳光谱中发现了红外辐射的存在。
当时，他使用的是水银温度计，即最原始的热敏型红外探测器。
1830年，L.诺比利利用当时新发现的温差电效应(也称塞贝克效应)，制成了一种以半金属铋和锑为温差电偶的热敏型探测器。
称作温差电型红外探测器(也称真空温差电偶)。
其后，又从单个温差电偶发展成多个电偶串联的温差电堆。
1880年，S.P.兰利利用金属细丝的电阻随温度变化的特性制成另一种热敏型红外探测器,称为测辐射热计。
1947年,M.J.E.高莱发明一种利用气体热膨胀制成的气动型红外探测器（又称高莱管）。
在40年代，又用半导体材料制作温差电型红外探测器和测辐射热计，使这两种探测器的性能比原来使用半金属或金属时得到很大的改进。
半导体的测辐射热计又称热敏电阻型红外探测器。
60年代中期，出现了热释电型探测器。
它也是一种热敏型探测器，但其工作原理与前三种热敏型红外探测器有根本的区别。
最早的光电型红外探测器是利用光电子发射效应即外光电效应制成的。
以 Cs-O-Ag为阴极材料的光电管（1943年出现）可以探测到 1.3微米。
外光电效应的响应波长难以延伸，因此，它的发展主要是近红外成像器件，如变像管。
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。
❖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。
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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。
自发极化是指由于物质本身的结构在某个方向上正负电荷中心不重合而固有的极化。
一般情况下，晶体自发极化所产生的表面束缚电荷被吸附在晶体表面上的自由电荷所屏蔽；当温度变化时，自发极化发生改变，从而释放出表面吸附的部分电荷。
当红外辐射照射到已经极化的铁电体薄片表面上时，引起薄片温度升高，使其极化强度降低、表面电荷减少，这相当于释放一部分电荷，所以叫热释电型传感器。
将负载电阻与铁电体薄片相连，则负载电阻上便产生一个电信号输出。
输出信号的大小，取决于薄片温度变化的快慢，从而反映出入射的红外辐射的强弱。
由此可见，热释电型红外传感器的电压响应率正比于入射辐射变化的速率。
当恒定的红外辐射照射在热释电传感器上时，传感器没有电信号输出；只有铁电体温度处于变化过程中，才有电信号输出。
必须对红外辐射进行调制（或称斩光），使恒定的辐射变成交变辐射，不断引起传感器的温度变化，才能导致热释电产生，并输出交变的信号。
二、光子传感器
光子探测器的工作机理是利用入射光辐射的光子流与探测器材料中的电子互相作用，从而改变电子的能量状态，引起各种电学现象，这种现象称为光子效应。
光子探测器有内光电和外光电探测器两种，后者又分为光电导、光生伏特和光磁电探测器等三种。
1.光电导型
当红外辐射照射在某些半导体材料表面上时，半导体材料中有些电子和空穴可以从原来不导电的束缚状态变为能导电的自由状态，使半导体的导电率增加，这种现象叫光电导现象。
利用光电导现象制成的传感器称为光电导传感器，如PbS、PbSe、InSb、HgCdTe等材料都可制造光电导传感器。
2.光生伏特型
当红外辐射照射在某些半导体材料的pn结上时，在结内电场的作用下，自由电子移向n区，空穴移向P区。
如果pn结开路，则在pn结两端便产生一个附加电势，称为光生电动势。
利用这个效应制成的传感器称为光生伏特传感器或pn结传感器。
3.光磁电型
当红外辐射照射在某些半导体材料的表面上时，材料表面的电子和空穴将向内部扩散，在扩散中若受强磁场的作用，电子与空穴则各偏向一边，因而产生开路电压，这种现象称为光磁电效应。
利用此效应制成的红外传感器，叫做光磁电传感器。
（3）性能参数及其物理含义
1、电压响应：
当（经过调制的）红外辐射照射到传感器的敏感面
上时，传感器的输出电压与输入红外辐射功率之比，叫做
传感器的电压响应率，记作 R V .
式中： U S ：红外传感器的输出电压
P 0：投射到红外敏感元件单位面积上的功率
A ：红外传感器敏感元件的面积
曲线1：热电传感器的电压响应率曲（与波长无关）。
曲线2：光子传感器的电压响应率曲线。
2、响应波长范围：
（1）响应波长范围（或称光谱响应）是表示传感器的电压响应率与入射的红外辐射波长之间的关系，一般用曲线表示如图3所示。
（2）一般将响应率最大值所对应的波长称为峰值波长。
（3）把响应率下降到响应值的一半所对应的波长称为截止波长，它表示着红外传感器使用的波长范围。
3、噪声等效功率：
如果投射到红外传感器敏感元件上的辐射功率所产生的输出电压，正好等于传感器本身的噪声电压，则这个辐射功率就叫做“噪声等效功率”。
通常用符号“NEP ”表示
其中：Us 为红外探测器的输出电压；P 0为投射到红外敏感元件单位面积上的功率；A 0为红外敏感元面积；U N 为红外探测器的综合噪声电压；R V 为红外探测器的电压响应率。
4、探测率：
探测率是噪声等效功率的倒数，即：
红外传感器的探测率越高，表明传感器所能探测到的最小辐射功率越小，传感器就越灵敏。
5、比探测率
比探测率又叫归一化探测率，或者叫探测灵敏度。
实质上就是当传感器的敏感元件面积为单位面积，放大器的带宽△f 为1Hz 时，单位功率的辐射所获得的信号电压与噪声电压之比。
通常用符号D *表示。
D *的物理量纲：cmHz 1/2W -1
(300 K)
6、时间常数
时间常数表示红外传感器的输出信号随红外辐射变化的速率。
输出信号滞后于红外辐射的时间，称为传感器的时间常数，在数值上为：
τ＝1／2πf c
式中f c 为响应率下降到最大值的0.707（3dB ）时的调制频率。
热传感器的热惯性和RC 参数较大，其时间常数大于光子传感器，一般为毫秒级或更长；而光子传感器的时间常数一般为微秒级。
（4）三个大气窗口的波长范围
传统的3大窗口范围（μm ） 0.76-1.1；3-5；8-12
（5）热绝缘结构的重要性
红外热传感器工作的基本原理不外是，其敏感单元在吸收红外辐射后，产生温升从而引起探测器某些可被测的物理量的变化。
而在这一系列的热转化吸收过程中，热量的传递主要可以分为热传导、热对流和热辐射三种。
其中，热传导的途径主要包括：1、热量从敏感区沿支撑物流向衬底；2、热量从一个像素直接流向邻近的另一个像素。
热对流主要是热量从未真空封装的探测单元流向周围空气。
热辐射则是指敏感元件无论是在真空还是在非真空环境下都在向周围辐射能量，而周围环境也向其辐射热量。
为了能得到高性能，红外热传感器往往应该置于抽真空、带有能透过红外辐射光的窗口的管壳封装中，并且保证相邻的敏感单元之间相互隔开以避免图像分辨率的损失。
若该探测器阵列不受背景限制，则主要的热损失方式是由支撑结构向衬底传递的传导热。
在一个比较理想化的模型中我们可以设探测器像素的热容为C ,主要的热传导为支撑的热导G ，热辐射调制红外光功率为0P 的红外辐射光照在像素上，吸收系数为η ，光调
制频率为ω ，像素温升为T ∆ ，则热流量公式为：0()()j t d T C G T P P e dt
ωηη∆+∆== 解得红外光功率0P
入射到像素上引起的温升0j t P e P T G j C ωηω∆==+，其中，热时间长数为C G
τ= 当频率很低时，1ωτ 近似有0P T G η∆= ，当频率很高时，1ωτ近似有0P T C ηω∆=
因此要合理设计一个红外探测器，首先，必须设计一个很好的热绝缘支撑结构，以达到很小的G 值。
其次，选择与支撑结构相结合的探测器及材料时，必须要求有一个高的响应率。
其三，敏感元件的热容C 必须足够低满足响应时间τ 的要求。
所以采用热绝缘结构将探测器上的阵列单元进行物理结构上的隔离，以减小热导并保证探测器有足够高的灵敏度。
通过热绝缘结构可以大幅提高探测器的响应特性。