红外探测器资料
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
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:
红外探测器主要参数定义
红 外 探 测 器1．量子效率在某一特定波长上，每秒钟产生的光电子数与入射光子数之比。
对理想的探测器，入射一个光子发射一个电子，1)(=λη。
当然实际上不是所有的光子都可以被吸收，因此1)(<λη。
探测器对波长为λ处的量子效率可以表示为：hv P e I S //)(=λη 其中S J h .106260755.634-⨯=，是普朗克常数，e 是元电荷。
2. 响应率输出信号电压S 与输入红外辐射功率P 之比即：）或（W A W V P S R /)/(=3. 响应波长范围单色响应率与波长的关系，称为光谱响应曲线或响应光谱。
热敏型红外探测器的响应率与波长无关。
光电型红外探测器有峰值波长p λ和长波限c λ。
通常取响应率下降到p λ一半所在的波长为c λ。
光电探测器只有在小于c λ范围有响应，因此称为选择性红外探测器。
对于光子探测器，仅当入射光子的能量大于某一极小值时才能产生光电效应。
就是说，探测器仅对波长小于cλ，或者频率大于的光子才有响应。
因此，光子探测器的响应随波长线性上升，然后到某一截止波长cλ突然下降为零。
而热型探测器响应波长无选择性，对可见光到远红外的各种波长的辐射同样敏感，在室温工作。
灵敏度低、响应时间偏长，最快的响应时间也在毫秒量级。
热释电探测器主要应用于被动式的传感器中，主要应用于防盗报警、来客告知等被动探测以及石油化工、电力等行业的温度测量、温度检测等灵敏度不是很高的场合。
此外，热释电材料是还是制备非制冷红外成像设备的重要材料。
常见红外光子探测器及响应波段4.噪声如果测量探测器输出的电子系统有足够大的放大倍数，即使没有入射辐射。
也可以看到一些毫无规律的电压起伏,它的均方根称为噪声电压N，此噪声来源于探测器中的某些基本的物理过程。
探测器的噪声主要有以下几个来源：f/1噪声(闪烁噪声)，暗电流噪声(热噪声)以及光电流噪声。
f/1噪声为低频噪声，在AlGaAsGaAs/QWIP中的影响很小，不是主要的制约因素。
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。
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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
红外火焰探测器火灾是由物体在空气或氧气中发光、发热的一种燃烧现象，多指发出热、烟、火焰的燃烧现象。
火灾初期开始火焰燃烧表现出特有的特征，即火焰中含有肉眼无法辨别的不同波长的紫外线和红外线。
目录适用场所仪器简介适用场所红外火焰探测器适用于无烟液体和气体火灾、产生明火以及产生爆燃的场所。
例如：航天工业、飞机库、飞机修理场、化学工业、道路隧道、弹药和爆炸品仓库、油漆工厂、石油化工企业、天然气勘探生产企业、制药企业、发电站、印刷企业、易燃材料仓库等可燃物含碳物质的其他场合。
1、红外火焰探测器在上电时有10s的复位时间，在该时间段内，红外火焰探测器不响应任何火警信号；待电源指示灯变绿后，方能正常工作；火警发生时，指示灯变为红色。
2、红外火焰探测器接入系统时，应提前完成其测试工作：将火焰处于红外火焰探测器的有效视角范围内，持续快速抖动火焰或煽动火焰，使火焰连续闪亮，察看其报警功能和探测距离。
3、要常常检查红外火焰探测器窗口玻璃表面是否清洁，须定期擦拭。
红外火焰探测器窗口玻璃不清洁会影响红外火焰探测器的灵敏度，严重时可能造成红外火焰探测器发生火情时不报警。
4、严禁在红外火焰探测器带电状态下打开盖子；进行清洁前，请短时间将红外火焰探测器停止工作，切断将进行维护的区域或系统的逻辑掌控功能，以免无为的报警联动。
5、禁止使用非规定的红外火焰探测器工作电源，以免损坏红外火焰探测器。
6、红外火焰探测器接线必需牢靠无误；红外火焰探测器屏蔽线丝网连接外壳，接地应坚固。
7、用户不可任意拆卸红外火焰探测器，以免造成不必要的损失。
仪器简介红外火焰探测器目前除已有的红外火焰探测器和双波红外火焰探测器以外，道路隧道的防护方面三波长红外火焰探测器结合隧道发生火灾的特点及三波长红外火焰探测器的技术优势，某公司成功研制了一种专门用于隧道火灾探测的三波长红外火焰探测器。
该探测器除了具有一般三波长火焰探测器的技术优势以外，还具有以下独特之处：1、双鉴探测，探测角度180度，安装时无需调整探测角度，确保在隧道火灾探测中不留死角；2、内置防雷保护措施，能有效防止雷击对线路的干扰，确保系统在多山、多雷区牢靠稳定工作。
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◎ 应用： ★ 光学仪表 ★ 光纤测量 ★ 激光二极管控制 ★ 光学通信 ★ 温度传感器
◎ 装置选择： 在选择 Judson 公司的锗探测器时，有 2 个关键因素必须考虑：工作温度和探测器的光敏面积。
1、温度：对探测器制冷可降低暗电流和增加阻抗 RD，如下图所示：
2、光敏面积：更大的光敏面积可带来更低的阻抗和更高的暗电流，如下图所示：
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当低噪声很关键时，应该选择应用中可接受的最小探测器，需要加聚焦光学器件以加强光强的聚集。 ◎ 线性
Ge 光电二极管的响应率 A/W（光电流输出/光强输入功率）是线性的，有很低的输出功率。通过光电二极 管的阻抗，响应的线性在高输入功率时，被限制。大多数输出电流 Is 导致光电二极管 PN 结正向偏置，是因 为输出响应的非线性。
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三、InAs 探测器
简介： J12 系列探测器是高质量的 InAs 探测器，在 1 到 3.8μ m 波长范围内使用。 等效电路如下图所示：
Iph 是光电流， Cd 是平行电容， Rd 是阻抗，Rs 是连续阻抗。 输出信号电流 Is 被定义为：
◎ 重要特性
★ 稳定的响应与温度； ★ 良好的线性；
★ 宽的动态范围； ★ 没有偏置或制冷要求。
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◎ 应用
★ 气体分析 ★ IR 萤光 ★ 辐射线测定 ★ 光学目标跟踪 具体参数： 1、典型参数@ 22°C
★ NIR-FTIR ★ 血液分析 ★ 化学探测 ★ 激光二极管控制
★ 拉曼光谱学 ★ 光学分类 ★ 光学通信 ★ 激光烙印
2、1.7μm 截止热电制冷 InGaAs 探测器
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3、1.9μm 截止热电制冷扩展 InGaAs 探测器 4、2.2μm 截止热电制冷扩展 InGaAs 探测器
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5、2.4μm 截止热电制冷扩展 InGaAs 探测器 6、 2.6μm 截止热电制冷扩展 InGaAs 探测器
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◎ 平行输出锗陈列 (0.8 到 1.8μ m) ◎ J16AGe 雪崩光电二极管(APDs)(0.8 到 1.5μm)
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◎ J16AGe 雪崩光电二极管(APDs)(30μm 和 50μm) 1、30微米光电特性(Tc = 25C)
2、50 微米光电特性(Tc = 25C)
第7页
3 ◎ J16Si 双波长三角探测器（0.6 到 1.8μm）
产品目录
一、Ge 探测器....................................................................................................................................... 2 二、InGaAs 探测器................................................................................................................................ 9 三、InAs 探测器................................................................................................................................... 13 四、PbS 探测器.................................................................................................................................... 15 五、PbSe 探测器...................................................................................................................................16 六、InSb 探测器................................................................................................................................... 18 七、PC HgCdTe 探测器.......................................................................................................................18 八、PV HgCdTe 探测器.......................................................................................................................21 九、四象限探测器................................................................................................................................ 22 产品命名规则........................................................................................................................................ 25
◎ J16D 液氮制冷锗探测器
二、InGaAs 探测器
简介： J22 和 J23 系列 InGaAs 探测器工作于 0.8µm 到 2.6µm 的光谱范围内。这些 探测器为宽范围内的应用提供快速的上升时间，一致的响应，极好的灵敏度和长 期可靠性。为提高截止波长附近性能或响应的温度稳定性, Judson 提供多种热电 制冷探测器可供选择。
★双波长仪表测量 ★多路波长分离器 ★高温计 2、探测器温度范围： -J16Si: 500C to 2000C -J14Si: 22C to 2000C ◎ J16Ge 雪崩光电二极管 (APDs) J16 系列锗雪崩光电二极管为 800 和 1300 nm 范围内的高速应用而设计。Judson APDs 光敏面积从 100 μ m 到 300μ m，提供低的暗电流和达 1.5GHz 的带宽。 J16 系列 APDs 已经经过广泛的可靠性测试。可 靠性已经被证明在 20 年服务上每 10 次实验不合格率小于 1%。可提供可靠性测试报告。 应用： ★当地区域网络 ★OTDRs ★传输体系 ◎ J16D 液氮制冷锗探测器 J16D系列Ge探测器提供从800到1400 nm范围内的灵敏度测量。 Ge 光电二极管冷却到77K在可得到很高的 阻抗和低于0.01 pW/Hz1/2的噪声等效功率（NEP）。 应用： ★光纤测量 ★NIR光谱学 J16系列探测器具体型号及参数： ◎ J16 室温锗探测器(0.8 到 1.8μ m)
J16 系列锗探测器在 1300nm 处测试为 100%的最低响应率。另外，Judson 公司将校准波长从 80nm 到 800nm
范围内的响应。（仅适合 2mm 或更大探测器）
2、探测器选择：
Judson 公司提供 3 种独特的锗探测器以供在不同应用场合选择最适合的性能。
“-SC”是 PN 结二极管，是低频和直流仪器应用中的理想选择，它提供高阻抗，从而获得更小的直流漂移，
◎ 探测器选择
Judson 标准 InGaAs 探测器 J22 系列,提供从 0.8μm 到 1.7μ m 光谱范围内 的高性能和可靠性。除此之外，J23 系列扩展 InGaAs 探测器在以下四个截止波长处可用：1.9μm，2.2μm， 2.4μm 和 2.6μm 。
◎ 定制
为适用更多应用场合，Judson 的工程师的团队会提供适合用户使用的设计。请您有特别需求时连络我们。
然而，它高电容和低反偏让其只适合频率＜1KHz 的场合。
“-HS”是 pin 结构，具有很低的电容、快速的响应和较小的阻抗与噪声。脉冲激光二极管跟踪频率＞10Hz
的场合，选择它是一个理想选择。
标准探测器提供极好的性能，应用于频率为 100Hz-100kHz 的场合。
◎ J16TE 热电制冷锗探测器：
推荐使用的前置放大器是 Judson 公司 RD 小于 50Kohms 的 PA-6 型前置放大器和 RD 大于 50Kohms 的 PA-7 型前置放大器。前置放大器可分开卖。 J16 系列探测器类型： ◎ J16 系列室温锗探测器：
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J16 系列室温锗探测器被用于周围环境温度低于 60℃范围内。Judson 锗光电二极管具有高灵敏度、良好的
输入功率在 1550nm 时达 15dBm，可保持响应线性在±0.04dB（±0.1%）范围内，一旦超过 15dBm，将会变 为非线性，如下图所示：
吸收和反射衰减滤波器，可用在增强高功率时响应的线性。不同水平的衰减可应用于相应的高功率范围。 J16 系列在整个光敏面积内，可看出响应的一致性，典型点处的扫描数据显示在 1300nm 处，整个光敏面积内， 响应的一致性均保持在 1%范围内。 ◎ 前置放大器
线性、快速的响应时间、一致的响应和极好的长期稳定性，在选择合适探测器应用时，请参照详细信息。
参数
最小
典型
最大
单位
25℃的响应率
＠1500nm
.80
.90
A/W
＠1300nm
.60
.65
A/W
＠850nm
.20
.30
A/W
一致的响应
光敏面积（25℃）
±1
%
存储温度