热释电人体红外线传感器的原理和应用

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热释电红外传感器原理及其应用

热释电红外传感器原理及其应用

热释电红外传感器原理及其应用热释电红外传感器原理及其应用
热释电红外传感器(thermoelectric infrared sensor,TIRS)是一种利用热释电效应(thermoelectric effect)来检测环境中红外热源的光学传感器。

它能够通过辐射能量与传感器内表面温度的差异来检测非可见的红外辐射,以实现远距离监测和测量热源发射能力的目的。

热释电红外传感器的工作原理是,当热释电芯片内的两个特定的同质金属材料互相接触时,会出现一个电压,这称为热释电效应。

热释电红外传感器将两种金属材质聚集在一起,当热源照射到传感器表面时,会让其中一种材料受热,而另一种材料不受热。

随着材料的表面温度升高,热释电效应将产生一个电压,这一区别值便可以表示出环境中红外辐射强度发生变化的情况。

热释电红外传感器广泛应用于飞机机舱设备房内的温度监控,能够检测空调系统及周边电子设备的温度变化,从而维持机舱温度在所需范围内。

此外,也常用于物流运输、医疗保健及无人机等行业对环境温度进行监控,能够有效降低安全风险,提高工作效率。

此外,热释电红外传感器还可用于检测大气污染物,能够根据环境温度及湿度两种因素来监测大气环境,提供可靠的污染数据以帮助制定行之有效的污染防治措施。

热释电红外传感器工作原理

热释电红外传感器工作原理

热释电红外传感器工作原理热释电红外传感器是一种常见的红外传感器,其工作原理基于物质的热节电效应。

热释电红外传感器通常由薄膜材料制成的感测元件、接收与放大电路以及信号处理电路组成。

在工作过程中,热释电红外传感器通过感测元件检测目标物体发出的红外辐射,然后将其转化为电信号并传输给接收与放大电路进行处理。

感测元件通常采用的是热电效应材料,该材料具有独特的热电特性,即在温度变化时会产生电压变化。

热释电红外传感器的感测元件通常是由多个微型热电堆组成的热敏电阻网络。

每个热敏电阻都是由内部微加热结构和感测结构组成。

当目标物体进入热释电红外传感器的感测区域时,感测元件会受到目标物体发出的红外辐射的影响,使得感测元件中的热敏电阻发生温度变化。

这种温度变化会导致感测元件中的热敏电阻产生电压变化,进而输出电信号。

接收与放大电路通过将这个微弱的电信号放大,并进行滤波和增益控制,使得信号能够被信号处理电路准确地分析和处理。

信号处理电路会对接收到的电信号进行进一步的分析和处理,提取出有效的红外目标信号,并根据目标物体的距离、温度以及运动状况等信息进行判断和处理。

总的来说,热释电红外传感器的工作原理可以简单概括为以下几个步骤:1. 接受红外辐射:热释电红外传感器感测元件接收到目标物体发出的红外辐射。

2. 温度变化产生电压:目标物体的红外辐射导致感测元件中的热敏电阻发生温度变化,进而产生相应的电压信号。

3. 电信号放大:接收与放大电路对感测元件输出的微弱电压信号进行放大,以便信号能够被信号处理电路进一步处理和分析。

4. 信号分析与处理:信号处理电路对放大后的信号进行进一步的分析和处理,提取出有效的红外目标信号,并根据目标物体的距离、温度以及运动状况等信息进行判断和处理。

总的来说,热释电红外传感器利用物质的热节电效应,通过感测元件对红外辐射的感测和转化,实现对目标物体的探测和判断,并在安防、自动化控制等领域中得到广泛应用。

热释电红外传感器工作原理

热释电红外传感器工作原理

热释电红外传感器工作原理
热释电红外传感器是一种测量和检测红外辐射的设备,它利用物体发出的红外辐射来探测物体的存在。

其工作原理基于物体的热能状态。

当一个物体的温度高于绝对温度零度时,它会发出红外辐射。

这些红外辐射按照不同的波长和频率发射出去。

热释电红外传感器通过检测这些红外辐射来感知物体的存在。

热释电红外传感器通常由一个红外探测器和一个信号处理单元组成。

红外探测器通常是由热释电材料制成,如锂钽酸锂、锂铌酸锂等。

这些材料能够根据温度的变化而产生电荷。

当物体靠近红外探测器时,物体的红外辐射也会靠近传感器。

这会导致探测器吸收更多的红外辐射,从而使其温度上升。

温度的升高会导致热释电材料中的离子在晶格之间移动,并产生电荷。

这些电荷被收集并转化为电压信号。

信号处理单元会接收并处理来自红外探测器的电压信号。

它会分析信号的幅度和频率,以判断是否存在物体并确定其位置和运动。

通过与预设的阈值进行比较,传感器可以触发适当的响应,如报警、触发摄像头拍摄等。

总之,热释电红外传感器通过测量和分析物体发出的红外辐射来感知其存在。

它的工作原理基于热释电材料的特性,利用物体温度的变化产生电荷,并将其转化为电压信号。

这种传感器可以广泛应用于防盗系统、人体检测、智能家居等领域。

热释电红外传感器原理及其应用

热释电红外传感器原理及其应用

热释电红外传感器原理及其应用热释电红外传感器是一种常用于人体检测、安防监控以及自动化控制等领域的传感器。

其原理基于物体的红外辐射,利用热释电效应将红外辐射转化为电信号,从而实现对物体的探测与识别。

热释电效应是指在某些晶体或陶瓷材料中,当物体通过其表面或附近经过时,由于温度的变化,将会产生电荷的分离和聚集,形成电压信号。

这种效应的基本原理是,当物体辐射红外光线时,物体表面温度会产生微小的波动,使得材料内部的热释电元件发生温度变化,从而引起电荷的分离。

热释电传感器中常用的材料有钛酸锂、氧化锂锭以及掺杂锗的亚胺酯材料等。

在热释电红外传感器的设计中,一般包含了感测元件、前置电路、信号处理模块以及输出电路等组成部分。

感测元件采用特殊材料制成,可将红外辐射转化为微弱电荷信号。

前置电路用于提取和放大感测元件产生的电信号,以提供稳定和可靠的信号源。

信号处理模块可通过滤波、放大、积分等方式对输入信号进行处理,从而实现对目标物体的探测与识别。

输出电路常用于将处理后的信号转换为数字信号或模拟信号,以供其他设备使用。

热释电红外传感器具有很多应用领域。

其中最常见的应用是人体检测。

传感器可通过监测人体散发的红外辐射,实现对人体的检测与识别。

这在安防监控领域得到了广泛的应用。

传感器能够通过对室内环境中的温度变化进行感知,从而实现室内灯光、空调等设备的自动控制。

此外,热释电红外传感器还可应用于汽车行业,用于检测驾驶员和乘客的动作与位置,并通过与车载设备的连接实现自动化控制。

另外,在医疗领域,热释电红外传感器也有广泛的应用。

传感器能够通过检测身体表面的红外辐射,实现对体温的监测与测量。

这在医院、诊所等场所非常重要,可以在短时间内实现对大量人员的体温测量,为疫情防控等提供帮助。

总之,热释电红外传感器是一种基于热释电效应原理的传感器,通过将物体的红外辐射转化为电信号实现对物体的探测与识别。

其应用广泛,包括人体检测、安防监控、自动化控制以及医疗领域等。

热释电传感器的工作原理及应用

热释电传感器的工作原理及应用

热释电传感器的工作原理及应用1. 简介热释电传感器是一种能够将红外辐射转化为电信号的传感器。

它利用材料在温度变化时产生的热释电效应,通过检测物体的红外辐射来实现物体检测、人体检测和热成像等应用。

2. 工作原理热释电传感器的工作原理可以简单概括为以下几个步骤:2.1 材料特性热释电材料的一个主要特性是在温度变化时会产生电荷,即热释电效应。

这些材料通常由特殊的陶瓷或聚合物制成,具有良好的温度灵敏度和稳定性。

2.2 红外辐射的感应当有物体在热释电材料前方时,物体所发出的红外辐射会被热释电材料吸收,并将其转换为热能。

这个过程中,热释电材料表面的温度会发生变化。

2.3 温度差测量热释电传感器内部包含了一个敏感区域,该区域由一对热释电材料组成。

其中一个材料暴露在外部环境中,另一个则被隔离在内部环境中。

由于红外辐射的影响,外部环境中的材料的温度会发生变化,而内部环境中的材料则保持相对稳定的温度。

2.4 电荷生成与输出当温度差发生时,两个热释电材料之间会产生电荷差异。

这个电荷差异会导致传感器内部的电路产生电流或电压的变化。

通过测量这个电流或电压的变化可以推断出外部环境的红外辐射量。

3. 应用领域热释电传感器在多个领域有着重要的应用,以下列举几个常见的应用领域:3.1 人体检测热释电传感器可以通过检测人体的红外辐射来实现人体检测。

当人体进入传感器的检测范围时,传感器会感知到人体产生的红外辐射,并输出相应的信号。

这个特性被广泛应用于自动门禁系统、安防系统等领域。

3.2 物体检测热释电传感器也可以用于物体检测。

通过将传感器安装在需要检测的区域内,当有物体靠近或经过时,传感器可以感知到物体的红外辐射,并输出相应的信号。

这个应用广泛用于智能家居、智能照明等场景中。

3.3 热成像利用热释电传感器可以实现热成像技术。

热释电传感器通过测量不同物体产生的红外辐射,可以将这些辐射转化为对应的电信号,并产生相应的热像,显示出物体的温度分布情况。

人体热释电红外传感器PIR原理

人体热释电红外传感器PIR原理

人体热释电红外传感器PIR原理人体热释电红外传感器(Passive Infrared Sensor,简称PIR)是一种常用于安防系统和自动控制系统的传感器。

它通过感知人体所释放的红外辐射来检测人的存在。

接下来,我将详细介绍PIR传感器的工作原理。

PIR传感器基于人体的热辐射原理。

人体在运动或者处于不同温度的环境下,会释放出红外辐射,传感器通过检测这种红外辐射来确定人体的存在。

PIR传感器通常由一个镜片、一个红外感应单元和一个信号处理单元组成。

首先,镜片用于收集环境中的红外辐射。

通常,这个镜片是一个分段的圆形或矩形,它可以将环境中的红外辐射聚焦到红外感应单元的元件上。

其次,红外感应单元是PIR传感器的核心部件。

它通常由两个红外感应器构成,每个感应器都包含了一个红外感测元件和一个输电线圈。

一个感应器探测到一个感应元件,而与其相对的感应器探测到另一个感应元件。

当没有人体经过时,两个感应器接收到的红外辐射强度是相等的。

然而,当有人体经过时,红外辐射的分布会发生变化,一个感应器接收到的辐射比另一个感应器接收到的辐射要强。

这是因为人体是一个温度较高的物体,当一个感应器探测到红外辐射时,另一个感应器探测到的辐射会更弱,从而产生一个差异信号。

这个差异信号将被传送到信号处理单元进行分析。

最后,信号处理单元负责接收并处理差异信号。

当差异信号超过一定的阈值时,信号处理单元会触发相应的动作,比如开启报警、开启照明等。

同时,为了提高传感器的灵敏度和减少误报率,信号处理单元也可以采用一些技术,比如时间窗口的技术,只有在特定的时间段内出现差异信号才被触发。

需要注意的是,PIR传感器只能检测到红外辐射的变化,而不能检测到绝对温度或静止物体的存在。

因此,在设置PIR传感器时,应该考虑到人体的运动情况以及环境的温度变化。

总结一下,人体热释电红外传感器PIR是一种通过感知人体所释放的红外辐射来检测人的存在的传感器。

它通过镜片收集环境中的红外辐射,通过红外感应单元检测红外辐射的差异,最后通过信号处理单元进行差异信号的分析和处理。

热释电红外传感器的工作原理

热释电红外传感器的工作原理

热释电红外传感器的工作原理热释电红外传感器是一种采用热释电效应来感测红外辐射的传感器。

该传感器能够感知物体的温度和运动状态,具有广泛的应用领域,如安防、自动化、机器人等。

一、热释电效应原理热释电效应是指在非均匀电介质中,当物理量(如温度)发生变化时,电介质中的电荷会发生移动,导致电势的变化。

这种现象叫做热释电效应。

利用这种效应可以制成红外传感器。

二、热释电红外传感器的结构热释电红外传感器由传感器芯片、滤光器、接收器、前置放大器、信号处理电路、输出电路等组成。

传感器芯片通常由热释电材料制成,如聚乙烯、锂铌酸锂等。

滤光器主要过滤掉不需要的光波,只让红外波通过。

接收器将红外波转化为电信号,然后通过前置放大器放大。

信号处理电路对信号进行滤波、增益等处理。

输出电路将处理后的信号转化为可用的电压或电流输出。

三、热释电红外传感器的工作原理1. 当有热源或物体进入传感器的感应区域时,将发射红外辐射波。

2. 经过滤光器的过滤,只有红外波通过,照射到传感器芯片上。

3. 传感器芯片产生电荷的移动,产生电势,经由接收器转化为电信号。

4. 通过前置放大器放大信号之后,通过信号处理电路进行滤波、增益等操作。

5. 处理后的信号通过输出电路转化为可用的电压或电流输出。

四、热释电红外传感器的优缺点1. 优点:响应速度快、结构简单、功耗低、灵敏度高、价格相对较低、在恶劣环境下也可以进行工作。

2. 缺点:受环境影响较大、易受其它电磁辐射的干扰、动态响应能力较差。

综上所述,热释电红外传感器是一种基于热释电效应工作的传感器,其工作原理主要是利用物体的红外辐射,产生电荷移动,最终产生电势并输出信号。

该传感器具有快速响应速度、低功耗、灵敏度高等优点,但受到环境影响较大、易受其它电磁辐射的干扰等缺点。

人体热释电红外传感器原理

人体热释电红外传感器原理

人体热释电红外传感器原理
人体热释电红外传感器是一种检测人体红外辐射的传感器,其原理是基于人体的热释电效应。

当人体处于运动状态时,身体会产生一定的热量,这些热量会以红外辐射的形式散发出去。

人体热释电红外传感器通过检测这些红外辐射来感知人体的存在。

传感器的核心部件是一个热敏元件,通常是一组红外探测器。

当人体进入传感器的探测范围内时,红外辐射会被探测器吸收,从而使探测器的温度发生变化。

这种温度变化会被转换成电信号,进而被放大和处理,最终输出一个人体存在的信号。

人体热释电红外传感器具有高灵敏度、快速响应、低功耗等优点,广泛应用于安防、智能家居、自动化控制等领域。

但是,由于传感器只能检测到人体的热辐射,因此在环境温度变化较大或者存在其他热源干扰时,传感器的准确性可能会受到影响。

总之,人体热释电红外传感器是一种基于热释电效应的传感器,通过检测人体产生的红外辐射来感知人体的存在。

其工作原理简单、响应速度快、功耗低,是一种广泛应用于安防、智能家居等领域的传感器。

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热释电人体红外线传感器的原理和应用热释电人体红外线传感器是上世纪80年代末期出现的一种新型传感器件。

现在,已得到越来越广泛的应用。

目前,一些书刊只简要介绍了被动式热释电人体红外线传感器的基本应用。

本文就主动式和被动式两方面的基本应用原理作一大致介绍。

一、热释电人体红外线传感器的基本结构和原理目前,市场上出现的热释电人体红外线传感器主要有上海产的SD02、PH5324,德国产的LH1954、LH1958,美国HAMAMATSU公司产P2288,日本NIPPON CERAMIC公司的SCA02-1、RS02D等。

虽然它们的型号不一样,但其结构、外型和电参数大致相同,大部分可以彼此互换使用。

热释电人体红外线传感器(以下简称:传感器)由敏感单元、阻抗变换器和滤光窗等三大部分组成。

图1为P2288、SD02、SCA02-1的外形图。

图1a为它们的顶视图,其中较大的矩形部分为滤光窗,两个虚线框矩形为敏感单元,面积约2x1mm2 ,间距1mm。

图1b为侧视图;图1c为底视图;它们的监视、探测角度如图1a、d,其中参数为SCA02-1的数据,其它两种的参数大致相同。

1.敏感单元其内部结构见图1a及图2。

对不同的传感器来说,敏感单元的制造材料有所不同。

如,SD02的敏感单元由锆钛酸铅制成;P2288由LiTaO3 制成。

这些材料再做成很薄的薄片,每一片薄片相对的两面各引出一根电极,在电极两端则形成一个等效的小电容,如图2中的P1、P2。

因为这两个小电容是做在同一硅晶片上的,而它们形成的等效小电容能自身产生极化,极化的结果是,在电容的两端产生极性相反的正、负电荷。

但这两个电容的极性是相反串联的。

这正是传感器的独特设计之处,因而使得它具有独特的抗干扰性。

当传感器没有检测到人体辐射出的红外线信号时,由于P1、P2自身产生极化,在电容的两端产生极性相反、电量相等的正、负电荷,而这两个电容的极性是相反串联的,所以,正、负电荷相互抵消,回路中无电流,传感器无输出。

当人体静止在传感器的检测区域内时,照射到P1、P2上的红外线光能能量相等,且达到平衡,极性相反、能量相等的光电流在回路中相互抵消。

传感器仍然没有信号输出。

同理,在灯光或阳光下,因阳光移动的速度非常缓慢,P1、P2上的红外线光能能量仍然可以看作是相等的,且在回路中相互抵消;再加上传感器的响应频率很低(一般为0.1~10Hz),即传感器对红外光的波长的敏感范围很窄(一般为5~15um),因此,传感器对它们不敏感。

当环境温度变化而引起传感器本身的温度发生变化时,因P1、P2做在同一硅晶片上的,它所产生的极性相反、能量相等的光电流在回路中仍然相互抵消,传感器无输出。

从原理上讲,任何发热体都会产生红外线,热释电人体红外线传感器对红外线的敏感程度主要表现在传感器敏感单元的温度所发生的变化,而温度的变化导致电信号的产生。

环境与自身的温度变化由其内部结构决定了它不向外输出信号;而传感器的低频响应(一般为0.1~10Hz)和对特定波长红外线(一般为5~15um)的响应决定了传感器只对外界的红外线的辐射而引起传感器的温度的变化而敏感,而这种变化对人体而言就是移动。

所以,传感器对人体的移动或运动敏感,对静止或移动很缓慢的人体不敏感;它可以抗可见光和大部分红外线的干扰。

2.滤光窗它是由一块薄玻璃片镀上多层滤光层薄膜而成的,如图2中的M,滤光窗能有效地滤除7.0~14um波长以外的红外线。

例如,SCA02-1对7.5~14um波长的红外线的穿透量为70%,在6.5um处时下降为65%,而在5.0um处时陡降为0.1%;P2288的响应波长为6~14um,中心波长为10um。

物体发射出的红外线辐射能,最强波长和温度的关系满足λm*T=2989(um.k)(其中λm为最大波长,T为绝对温度)。

人体的正常体温为36~37.5。

C ,即309~310.5K,其辐射的最强的红外线的波长为λm=2989/(309~310.5)=9.67~9.64um,中心波长为9.65um。

因此,人体辐射的最强的红外线的波长正好落在滤光窗的响应波长(7~14um)的中心。

所以,滤光窗能有效地让人体辐射的红外线通过,而最大限度地阻止阳光、灯光等可见光中的红外线的通过,以免引起干扰。

综上所述,传感器只对移动或运动的人体和体温近似人体的物体起作用。

菲涅尔透镜不使用菲涅尔透镜时传感器的探测半径不足2米,只有配合菲涅尔透镜使用才能发挥最大作用。

配上菲涅尔透镜时传感器的探测半径可达到10米。

例如,一些传感器对远在20米处快速行驶的汽车里的人体也能可靠地检测到。

菲涅尔透镜采用塑料片制作而成。

图3为它的平面图。

从图中可以看出,透镜在水平方向上分寸成3个部分,每一部分在竖直方向上又等分成若干不同的区域。

最上面部分的每一等份为一个透镜单元,它们由一个个同心圆构成,同心圆圆心在透镜单元内。

中间和下半部分的每一等份也为分别一个透镜单元,同样由同心圆构成,但同心圆圆心不在透镜单元内。

当光线通过这些透镜单元后,就会形成明暗相间的可见区和盲区。

由于每一个透镜单元只有一个很小的视角,视角内为可见区,视角外为盲区。

任何两个相邻透镜单元之间均以一个盲区和可见区相间隔,它们断续而不重叠和交叉,如图3b。

这样,当把透镜放在传感器正前方的适当位置时,运动的人体一旦出现在透镜的前方,人体辐射出的红外线通过透镜后在传感器上形成不断交替变化的阴影区(盲区)和明亮区(可见区),使传感器表面的温度不断发生变化,从而输出电信号。

也可以这样理解,人体在检测区内活动时,一离开一个透镜单元的视场,又会立即进入另一个透镜单元的视场,(因为相邻透镜单元之间相隔很近),传感器上就出现随人体移动的盲区和可见区,导致传感器的温度变化,而输出电信号。

菲涅尔透镜不仅可以形成可见区和盲区,还有聚焦作用,其焦点一般为5厘米左右,实际应用时,应根据实际情况或资料提供的说明调整菲涅尔透镜与传感器之间的距离,一般把透镜固定在传感器正前方1~5厘米的地方。

菲涅尔透镜一般采用聚乙烯塑料片制成,颜色为乳白色或黑色,呈半透明状,但对波长为10um左右的红外线来说却是透明的。

表1为热释电人体红外线传感器SCA02-1的主要电参数。

``二、热释电人体红外线传感器的基本应用图4是由P2288或SCA02-1构成的热释电人体红外线传感器检测与放大电路。

表1项目参数条件电源电压 2.2~10.0V源极电压 0.3~2.0V 25.C源极阻抗 47KΩ Id=6~43uA电平衡 10%Max)频率响应 0.3~30Hz 12db(Max)响应波长 7.5~14um 平均大于70%工作温度 -10~+50。

C图4PY1为传感器P2288或SCA02-1,IC1为低噪声高速运算放大器LM358等。

PY1检测到人体红外线信号后,从2脚输出极微弱的电信号直接输入同相放大器IC1a放大约2500倍,再从1脚输出一定幅度的信号,再经电容C8耦合到反相放大器IC1b进一步放大。

IC2构成窗口式电压比较器,当IC1b 的7脚电压幅度在Ua和Ub的幅值之间时,IC2的1、7脚无输出;当IC1b的7脚电压幅度大于Ub 的幅值时,IC2的7脚输出高电平;当IC1b的7脚电压幅度低于Ua的幅值时,IC2的1脚输出高电平;经D1、D2相互隔离和“或”的作用,从P点输出高电平控制信号。

R11用于设置窗口的阀值电平,调节R11可以调整检测器的灵敏度。

P点输出高电平控制信号可以用于以下各种实用电路中。

1.“有电,危险”安全警示电路用于有电的场合,当有人进入这些场合时,通过发出语音和声光提醒人们注意安全。

2.自动门主要用于银行、宾馆。

当有人来到时,大门自动打开,;人离开后又自动关闭。

3.红外线防盗报警器用于银行、办公楼、家庭等场合的防盗报警。

4.高速公路车辆车流计数器5.自动开、关的照明灯,人体接近自动开关等。

基于热释电红外传感器的报警系统1概述随着时代的不断进步,人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求,尤其是在家居安全方面,不得不时刻留意那些不速之客。

现在很多小区都安装了智能报警系统,因而大大提高了小区的安全程度,有效保证了居民的人身财产安全。

由于红外线是不可见光,有很强的隐蔽性和保密性,因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。

此外,在电子防盗、人体探测等领域中,被动式热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。

目前国内使用的各类防盗、保安报警器基本都是以超声波、主动式红外发射/接收以及微波等技术为基础。

而这里所设计的被动式红外报警器则采用了美国的传感元件——热释电红外传感器。

这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线,并将其转变为电压信号,同时,它还能鉴别出运动的生物与其它非生物。

热释电红外传感器既可用于防盗报警装置,也可以用于自动控制、接近开关、遥测等领域。

用它制作的防盗报警器与目前市场上销售的许多防盗报警器材相比,具有如下特点:●不需要用红外线或电磁波等发射源。

●灵敏度高、控制范围大。

●隐蔽性好,可流动安装。

2热释电红外传感器的原理特性热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。

不同的是热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶,其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成,其极化随温度的变化而变化。

为了抑制因自身温度变化而产生的干扰 该传感器在工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式,因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化 并将其转换为电信号输出。

热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换。

由于热电元输出的是电荷信号,并不能直接使用 因而需要用电阻将其转换为电压形式 该电阻阻抗高达104MΩ,故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式 即源极跟随器 来完成阻抗变换。

热释电红外传感器由传感探测元、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。

由于加电极化的电压是有极性的,因此极化后的探测元也是有正、负极性的。

图1是一个双探测元热释电红外传感器的结构示意图。

使用时D端接电源正极,G端接电源负极,S端为信号输出。

该传感器将两个极性相反、特性一致的探测元串接在一起,目的是消除因环境和自身变化引起的干扰。

它利用两个极性相反、大小相等的干扰信号在内部相互抵消的原理来使传感器得到补偿。

对于辐射至传感器的红外辐射,热释电传感器通过安装在传感器前面的菲涅尔透镜将其聚焦后加至两个探测元上,从而使传感器输出电压信号。

制造热释电红外探测元的高热电材料是一种广谱材料,它的探测波长范围为0.2~20μm。

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