红外探测器简介
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。
红外探测器概述
第二章红外探测器概述Chapter 1. Outlines of infrared detector1.1红外探测器的物理基础Physical basis of infrared detector本讲的主要内容:1.了解红外探测器的分类；2.了解大气窗口的基本知识；3.理解各类红外探测器的基本原理；4.掌握光子探测器和热探测器的特点。
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，是红外系统的核心部分。
红外辐射是波长介于可见光与微波之间的电磁波（电磁辐射），其短波方面的界限决定于人眼的视感，一般定为0.75微米；长波方面的界限，尚无定论。
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。
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。
按所利用的效应，红外探测器可分成三大类：热敏（型）红外探测器，光子（型）（或光电型）红外探测器和整流(型)红外探测器。
1. 简史（History）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）。
红外对射探测器工作原理
红外对射探测器工作原理
红外对射探测器是一种基于红外辐射的安防设备，常见于室内外物体入侵报警系统中。
其工作原理主要分为红外发射和红外接收两个步骤。
1. 红外发射：探测器中包括一个红外光电二极管发射器。
当红外发射器处于工作状态时，它会不断地发射红外光束。
2. 红外接收：探测器内另一端的红外接收器接收发射器发射的红外光束。
接收器内有一个感光元件，通常是红外光电二极管。
当它接收到红外光时，会产生电压信号。
3. 光束中断检测：探测器中还包括对射电路，用于检测红外光束是否被物体或障碍物阻断。
当有物体或障碍物进入红外光束的路径时，光束就会被中断。
4. 报警触发：当红外光束被中断时，接收器产生的电压信号也会发生变化。
探测器会根据这个变化来判断是否发生了物体入侵，并触发报警信号。
红外对射探测器的工作原理利用了物体的红外辐射特性。
一般来说，人们和其他物体都会发出红外辐射。
当有物体进入探测器的侦测范围时，它会中断探测器发射的红外光束，从而引起接收器的电压变化。
通过监测这种变化，可以判断出是否有物体入侵，从而实现安全报警的功能。
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。
朗鑫安防
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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。
红外探测器简介
红外探测器设计研发部-平一、红外探测器市场以及应用领域红外探测技术目前主要分为近红外、中红外和远红外三种研究领域。
其中，中红外探测技术由于中红外线的高强度和高穿透性，应用最为广泛，研究也最为成熟；远红外的主要优点就是其穿透性，可用于探测、加热等，应用也比较广泛。
近红外，由于其包含氢氧键、碳氢键、碳氧键等功能键的特征吸收线。
大气中的水气、二氧化碳、大气辉光等也集中在这个波段。
特有的光谱特性使得短波红外探测器可以在全球气候监测、国土资源监测、天文观测、空间遥感和国防等领域发挥重大作用。
红外探测器广泛应用于军事、科学、工农业生产和医疗卫生等各个领域，尤其在军事领域，红外探测器在精确制导、瞄准系统、侦察夜视等方面具有不可替代的作用。
随着红外探测技术的飞速发展，红外探测器在军事、民用等诸多领域都有着日益广泛的应用。
作为高新技术的红外探测技术在未来的应用将更加广泛，地位更加重要。
小型红外探测器是受价格驱动的商品市场，而中型和大型阵列探测器则是受成本和性能驱动的市场，并且为新产品提供了差异化的空间。
但是在每种红外探测器技术（如热电/热电偶/微测辐射热计）之间存在着巨大的障碍。
由于这些技术都是基于不同的制造工艺，如果没有企业合并或收购，很难从一种技术转换到另外一种技术。
红外探测器已进入居民日常安防中，其中主动式红外探测器遇到树叶、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，现在已经从最初的单光束发展到多光束，而且还可以双发双收，最大限度地降低误报率，从而增强该产品的稳定性，可靠性。
据美国相关公司市场调研分析师预测，全球军用红外探测器需求额有望在2020年达到163. 5亿美元，复合年均增长率为7. 71%。
红外探测器按探测机理可分为热探测器和光子探测器，按其工作中载流子类型可以分为多数载流子器件和少数载流子器件两大类，按照探测器是否需要致冷，分为致冷型探测器和非致冷型探测器。
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。
【安防百科】红外探测器基本知识
【安防百科】红外探测器基本知识一、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。
二、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。
三、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，正好在范围以内四、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。
红外火焰探测器
红外火焰探测器一、引言红外火焰探测器是一种常见的火灾预警设备，它通过检测环境中的红外辐射，以提前发现火灾的迹象并触发相关警报系统。
红外火焰探测器的应用范围广泛，包括住宅、商业建筑、工业场所等，对火灾的预警起到了至关重要的作用。
本文将介绍红外火焰探测器的工作原理、分类、安装和常见问题解决方法。
二、工作原理红外火焰探测器的工作原理基于红外光的辐射特性。
当火焰燃烧时，会产生大量的热辐射和红外辐射。
红外火焰探测器通过红外传感器感知环境中的红外辐射，并将其转化为电信号。
当探测器检测到环境中的红外辐射超过一定的阈值时，会判断为火焰存在并触发警报。
红外火焰探测器通常能够检测到数十米范围内的火焰，并能够快速响应，提高火灾预警的准确性和及时性。
三、分类根据探测原理和工作方式的不同，红外火焰探测器可以分为两种主要类型：点型和线型。
点型红外火焰探测器是最常见的一种，其外形类似于一个小型的圆柱体，可以通过固定在天花板或墙壁上进行安装。
线型红外火焰探测器则是将多个点型探测器串联在一起，通过覆盖较大面积进行火焰检测。
根据探测器的特性和应用环境的需求，选择适合的红外火焰探测器类型非常重要。
四、安装1. 安装位置选择在安装红外火焰探测器时，需要选择一个适合的位置，以最大程度地提高其探测效果。
首先，需要确保探测器可以覆盖到需要检测的区域，例如房间的中心位置或潜在火源附近。
其次，避免将红外火焰探测器安装在有强烈光线干扰的地方，如阳光直射处或强烈照明灯下。
最后，避免将探测器安装在有风口或通风设备的地方，以免干扰其正常工作。
2. 安装步骤- 准备安装工具和所需材料，例如螺丝刀、螺丝、扳手等。
- 根据探测器的安装方式，选择合适的安装位置，并使用螺丝和扳手固定探测器。
- 将探测器的电源线与警报系统连接，确保接触良好。
- 进行安装检查，确保红外火焰探测器处于正常工作状态。
五、常见问题解决方法1. 警报系统没有响应可能是由于红外火焰探测器未连接到警报系统或连接不良导致的。
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红外探测器
设计研发部-平
一、红外探测器市场以及应用领域
红外探测技术目前主要分为近红外、中红外和远红外三种研究领域。
其中，中红外探测技术由于中红外线的高强度和高穿透性，应用最为广泛，研究也最为成熟；远红外的主要优点就是其穿透性，可用于探测、加热等，应用也比较广泛。
近红外，由于其包含氢氧键、碳氢键、碳氧键等功能键的特征吸收线。
大气中的水气、二氧化碳、大气辉光等也集中在这个波段。
特有的光谱特性使得短波红外探测器可以在全球气候监测、国土资源监测、天文观测、空间遥感和国防等领域发挥重大作用。
红外探测器广泛应用于军事、科学、工农业生产和医疗卫生等各个领域，尤其在军事领域，红外探测器在精确制导、瞄准系统、侦察夜视等方面具有不可替代的作用。
随着红外探测技术的飞速发展，红外探测器在军事、民用等诸多领域都有着日益广泛的应用。
作为高新技术的红外探测技术在未来的应用将更加广泛，地位更加重要。
小型红外探测器是受价格驱动的商品市场，而中型和大型阵列探测器则是受成本和性能驱动的市场，并且为新产品提供了差异化的空间。
但是在每种红外探测器技术（如热电/热电偶/微测辐射热计）之间存在着巨大的障碍。
由于这些技术都是基于不同的制造工艺，如果没有企业合并或收购，很难从一种技术转换到另外一种技术。
红外探测器已进入居民日常安防中，其中主动式红外探测器遇到树叶、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，现在
已经从最初的单光束发展到多光束，而且还可以双发双收，最大限度地降低误报率，从而增强该产品的稳定性，可靠性。
据美国相关公司市场调研分析师预测，全球军用红外探测器需求额有望在2020年达到163. 5亿美元，复合年均增长率为7. 71%。
红外探测器按探测机理可分为热探测器和光子探测器，按其工作中载流子类型可以分为多数载流子器件和少数载流子器件两大类，按照探测器是否需要致冷，分为致冷型探测器和非致冷型探测器。
非致冷探测器目前主要是非晶硅、氧化钒和InGaAs等探测器，致冷型探测器主要包括碲镉汞三元化合物、量子阱红外光探测器H类超晶格等。
在过去的几十年里，大量的新型材料、新颖器件不断涌现，红外光电探测器完成了第一代的单元、多元光导器件向第二代红外焦平面器件的跨越，目前正朝着以大规模、高分辨力、多波段、高集成、轻型化和低成本为特征的第三代红外焦平面技术的方向发展。
二、焦平面红外探测器应用现状
热探测器的应用早于光子探测器。
热探测器包括热释电探测器、温差电偶探测器、电阻测辐射热计等。
热探测器具有宽谱响应、室温工作的优点，但是它响应时间较慢、高频时探测率低，目前主要应用于民用领域。
光子探测器是基于光电效应制备的探测器，通过配备致冷系统，具有高量子效率、高灵敏度、低噪声等效温差、快速响应等优点。
在军事领域，光子探测器占据主导地位。
常用的光子探测器有
碲镉汞（HgCdTe）、nGaAs、InAs /InGaSb H 类超晶格、GaAs
/AIGaAs
量子阱等。
近年来量子点红外光探测器也引起广泛关注，量子点红外光探测器在理论上具有很多优点，但实际制备的量子点红外光探测器与理论预测的还是有一定差距。
常见红外探测器种类及其特点如下表
所示:
国外第四代空空导弹制导系统中，如美国的响尾蛇、英国阿斯拉
姆、俄罗斯R -73、法国米卡红外型、德国依尔伊斯特、以色列“怪蛇”系列等最新型号都采用了基于焦平面红外探测的红外制导技术。
国产武器装备也是如此，空空导弹中应用抗干扰型多元成像导引头，能够高离轴角发射，并具备超机动性；在防空导弹中采用红外成像导引头，较好地解决了超低空飞行引信容易误启动的情况；在反坦克导弹中使用了红外焦平面成像式自导头，配有非冷却式光电探测器，成为非致冷式红外成像制导反坦克导弹。
在瞄准系统、侦察夜视领域，焦平面红外探测器也具有广泛的应用前景。
据报道，一款夜间瞄准系统升级设备将用于美国海军陆战队AH-1眼镜蛇攻击直升机，此机载夜间瞄准系统是一个光电前视红外塔楼状传感器组件，能为海军陆战队提供远程监视、跟踪、高空目标探测、测距和激光指示。
美国海军战斗机专家正在更新航母起飞的F/A-18战斗轰炸机机载前视红外瞄准系统，以达到给飞行员提供大幅增加的目标检测和识别围、先进激光指示能力、远离海岸行驶的精确评估、光电和红外成像的目的。
三、焦平面红外探测器发展现状
1、国研究现状
国研制焦平面红外探测器主要研究机构有技术物理研究所、物理研究所、44所、高德红外等单位。
技术物理研究所在碲镉汞、铟镓砷红外探测器的研制方面，包括材料生长、器件工艺设计、电路设计方面都积累了丰富
的经验。
目前，焦平面红外探测器产业化发展迅速，国已有多家企业具有生
产致冷型或非致冷型焦平面红外探测器的能
力，其所生产的典型产品指标如表所示:
近年来，国已建有具有自主知识产权的8英寸0. 25卩mE致冷红外探测器生产线，新型氧化钒800X 600高分辨力非致冷焦平面红外探测器及H类超晶格红外探测器短波、中波和长波产品均已面世，这
些成果对于提升国家自主创新能力和国家战略装备的研制具有重要意义。
总体来看，国产焦平面红外探测器的制造能力正在迅速提高，不仅实现了从衬底、外延、芯片、封装到致冷机的自行设计和研发，也实现了从材料到组件的全国产化。
2、国外研究现状
国外焦平面红外探测器的生产厂商主要分布在美国、英国、法国、
德国、日本及以色列等国。
目前国外典型的焦平面红外探测器性能指
标如下表所示：
3. 4 〜7. 8
Raythen 公司已研制出一种双波段 HgCdTe 红外焦平面阵列结
构，而且还将会作为对现有的地基和机载战术系统进行升级的第三代 产品而获得进一步的发展。
在小型探测器研究领域，
DARPA 已成功
研制了一系列像元间距为5 ~8^m 的红外探测器，而作为 DARPA 的 大口径海洋基础数据阵列计划的一部分，一种基于像元间距 5^m 的
碲镉汞焦平面阵列的中波红外相机也已被研制出。
美国Northrop Grumman 公司研制的硒化铅探测器被认为是焦平 面红外探测的一大突破，这种致冷型光子探测器具有很高的灵敏度和 成像速率，但价格低廉，无需采用低温制冷装置。
法国Sofradir 公司的红外探测器产品较多，包括HgCdTe, InSb ,
InGaAs , QWIP 以及微测辐射热计，覆盖了短波红外、中波红外、长 波红
外光谱。
近期公司又推出了像元间距为10卩m 的Daphnis 系列红 外探测器，该探测器是世界上第一款采用小像元间距技术制成的致冷 型中波红外成像产品，非常适合电光系统研究人员用来研制陆基、 机
载和舰载军事系统。
早在2002年，美国传感无限公司就成功研制出高性能的InGaAs 焦平面探测器产品。
由于InGaAs 探测器固有的价值，使得美军对此 投入了大量的人力物力。
2002至2015年，传感无限公司在InGaAs 探测器的研制上进展迅速，短短几年就完成了多种型号的 InGaAs 焦
平面系列产品的研制。
美国传感无限公司
2012年实现了 4英寸InP
基工艺的量产之后，就进入到各种型号产品工程应用的发展时期。
其
1280 x 1024 15 x 15 77 〜100 HgCdTe
发展历程如下图所示:
昊固性感无实nGi^s扳训卑岌麻历程
四、存在的问题及发展趋势
目前主流的焦平面红外探测器具有成像系统体积小、质量轻、功
耗低、系统灵敏度咼、工作帧频咼等一系列优点，但其缺点也很明显，如HgCdTe红外探测器材料均匀性相对较差，H类超晶格探测器分子束外延生长工艺不够成熟，量子阱红外探测器不吸收正入射光，量子效率相对较低，量子点红外探测器也存在量子点材料不均匀的问题。
这些探测器均存在成像非均匀性的问题，是指焦平面阵列在均匀辐射输入时，各单元输出的不一致性。
红外光学系统的影响，如镜头加工精度、镜头孔径等因素影响；红外焦平面外界输入的影响；红外焦平面阵列中无效探测单元的影响；红外焦平面阵列温度变化的影响；
读出电路本身非均匀性及读出电路与探测器耦合非均匀性的影响。
非均匀性影响测量精度，特别是在弱信号探测时尤为严重。
目前的校正方法主要有两类，一类是定标类校正，另一类是场景类校正。
目前在军事中广泛应用的校正方法主要是定标类校正方法。
为了进一步提升红外焦平面成像的均匀性、提升武器装备中制导精度, 开展红外探测器成像非均匀性参数校正的新方法研究以及探测器数
据采集系统的定性检查和定量校准是迫切和必要的
焦平面红外探测器的发展趋势主要体现在以下几个方面。
首先是探测器向高集成度、小型化方向发展，这主要体现在像元间距越来越小，阵列规模越来越大。
其次是非致冷型红外探测器研究热度增加，与致冷型红外探测器相比，非致冷型红外探测器探测精度略差，但是由于没有致冷系统，它具有价格低、功耗低、质量轻、体积小易于便携设计等一系列优点，此外，低温致冷系统和复杂的扫描装置是红外系统的主要故障源，所以非致冷热成像还具有可靠性高的优势。
最后是多波长焦平面红外探测成为研究热点。
单一波长的红外探测容易受外界环境干扰导致探测能力和准确度下降，在红外制导武器中，单一波长的红外探测器一旦受对应波段的激光武器攻击，很难避免被致盲。
采用多波段探测，可以有效地避免外界干扰，降低虚警率，提高系统对假目标的鉴别能力，满足未来战场的需要。