热释电红外探测器报警与成像原理的分析研究

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/cb14399474.html,

热释电红外探测器报警与成像原理的分析研究

作者:王宇徐结海徐敏杨乐乐

来源:《科技创新与应用》2013年第27期

摘要:通过对热释电红外探测器的性能分析,说明热释电红外探测器应用报警原理与成

像机理;对热释电红外探测器结构及光(热)电转换原理分析,说明斩波式热释电红外成像的工作过程。

关键词:热释电;斩波;DTGS;灵敏度;分辨率

1 热释电红外探测器的性能分析

在某些绝缘物质中,当温度变化时,介质的固有电极化强度将发生变化,使屏蔽电荷失去平衡,多余的屏蔽电荷被释放出来的现象称为热释电效应。能产生热释电效应的晶体称为热释电体,又称热电元件。热电元件常用的单晶材料有钽酸锂LiTaO3、氘化的硫酸三甘肽DTGS 等。当温度变化时,晶体结构中的正、负电荷重心产生相对位移,晶体极化值就会发生变化,在晶体表面就会产生电荷。在热电元件两端并联上电阻,将电流信号转换成电压信号,将该电压信号进行放大、滤波、延迟、比较,即可实现红外报警功能;若将该电压信号处理放大在显示器上变成光信号,可实现成像功能。热释电红外探测器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成,设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片,并在它的两面镀上金属电极,然后加电对其进行极化,这样便制成了热释电探测元。其内部的热电元由高热电系数的硫酸三甘钛(TGS)配合滤光镜片窗口组成,其极化强度随温度梯度的变化而变化。

2 热释电红外报警器的结构原理

热释电红外报警器又称被动式红外报警器,主要由光学系统(菲涅尔透镜)、热释电红外探测器、信号滤波和放大、信号处理和报警电路等几部分组成。菲涅尔透镜可以将入侵目标辐射的红外线聚焦到热释电红外探测元上,同时也产生交替变化的红外辐射高灵敏区和盲区,以适应热释电探测元要求信号不断变化的特性;热释电红外探测器是报警器设计中的核心器件,它可以把入侵目标的红外信号转换为电信号以供信号处理部分使用。信号处理主要是把探测器输出的微弱电信号进行放大、滤波、延迟、比较,最后由驱动电路实现声光报警功能。在该探测技术中,所谓“被动”是指探测器本身不发出任何形式的能量,只是靠接收被测物体能量或能量变化来完成探测目的。被动红外报警器的特点是能够响应入侵者在所防范区域内移动时所引起的红外辐射变化,并能使监控报警器产生报警信号,从而完成报警功能。

当入侵目标辐射的红外线通过菲涅尔透镜被聚焦在热释电红外探测器的探测元上时,电路中的探测器将输出电压信号,然后使该信号先通过一个由R、C组成的带通滤波器。由于热释

相关文档
最新文档