红外探测器
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:
红外线探测器的原理及应用
红外线探测器的原理及应用原理红外线探测器是一种能够感知和测量红外辐射的装置。
其工作原理基于红外辐射对物质的相互作用。
红外辐射红外辐射是一种电磁辐射，其波长范围在可见光波长和微波波长之间。
红外辐射在宇宙中普遍存在，是物体固有的热量辐射，其强度与物体的温度息息相关。
红外线探测器的工作原理1. 热释电效应红外线探测器中最常用的原理是热释电效应。
该效应是指当物体受到红外辐射后，其温度升高，从而引起材料内部的电荷分布变化。
探测器通过测量电荷变化来判断红外辐射的存在与强度。
2. 光电效应光电效应是指当光照射到特定的材料表面时，材料中的电子被从原子中解离出来，形成电流。
某些红外线探测器利用这一原理工作，通过测量光电效应引起的电流变化，来实现红外辐射的探测。
3. 热敏电阻原理红外线探测器还可以基于热敏电阻原理工作。
在材料受到红外辐射时，其温度发生变化，从而引起电阻值的改变。
探测器通过测量电阻值的变化来识别红外辐射的存在和强度。
应用红外线探测器广泛应用于各种领域，具有许多重要的应用。
安防领域红外线探测器在安防领域中被广泛应用。
通过红外辐射的检测，可以实现对周围环境的监控。
红外线探测器可以用于入侵报警系统，当有人或动物进入被监控区域时，探测器能够及时发出警报。
此外，红外线探测器还可以用于火灾报警系统，及早发现潜在的火灾危险。
工业自动化在工业自动化领域，红外线探测器也发挥着重要作用。
通过探测红外辐射的强度和变化，可以监测设备和机器的温度，及时发现异常情况。
红外线探测器还可以用于控制系统，实现对温度、湿度等参数的监测和控制，提高生产效率和产品质量。
医疗领域在医疗领域，红外线探测器被广泛用于医疗设备和仪器中。
例如，红外线探测器可以用于体温计，测量人体的体温。
此外，红外线探测器还可以用于热成像设备，对人体或物体进行非接触式的温度测量和图像显示。
环境监测红外线探测器还可以应用于环境监测领域。
通过测量环境中的红外辐射，可以对大气温度、湿度、空气质量等参数进行监测。
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。
红外探测器原理
红外探测器原理
红外探测器原理是基于红外辐射的特性。
红外辐射是一种在光谱中长波段的电磁辐射，对于人眼来说是不可见的。
红外探测器利用一种特殊的材料，被称为红外探测传感材料。
这种材料能够吸收红外辐射并转变为电信号。
当红外辐射照射到探测器上时，探测器内部的红外探测传感材料会吸收辐射能量并导致材料内部的电荷分布发生变化。
探测器内部还包含一个电路，用于测量和放大红外探测传感材料中由辐射能量引起的电荷变化。
这样，探测器就可以将红外辐射转化为电信号，从而进行信号处理和分析。
通常，探测器还配备了滤光片，用于选择特定波长的红外辐射，以增强探测器的准确性和灵敏度。
红外探测器的工作原理可归纳为以下几个步骤：辐射能量被红外探测传感材料吸收后，产生电荷变化；电荷变化被探测器内部的电路接收并放大；放大后的电信号经过信号处理和分析，可以得到关于红外辐射的信息。
红外探测器广泛应用于安防监控、火灾报警、人体检测、无人驾驶等领域。
通过感知红外辐射，探测器能够实时准确地识别和监测目标物体，具有很高的应用价值。
红外探测器工作原理
红外探测器工作原理
红外探测器是一种能够探测红外辐射的装置，主要原理基于物体发出的红外辐射与红外探测器的相互作用。
红外辐射是指波长范围在0.75-1000微米之间的电磁辐射，对应于频率范围在300-400 THz之间。
红外探测器常用的工作原理包括热电偶、热电阻、半导体等。
下面将分别介绍这些工作原理：
1. 热电偶原理：热电偶是由两种不同材料的导线接触形成的，它们之间存在热电效应。
当其中一侧受到红外辐射时，它的温度会升高，从而在热电偶的两端产生温差，进而产生电压差。
这个电压差可以用来检测红外辐射的强度。
2. 热电阻原理：热电阻器材料的电阻值随温度的变化而变化。
红外辐射会使热电阻器材料的温度升高，从而导致其电阻值发生变化。
测量热电阻器的电阻值变化，可以间接检测红外辐射的存在。
3. 半导体原理：半导体材料对红外辐射具有很好的吸收能力。
在半导体红外探测器中，人们常用的是InSb（砷化铟）、HgCdTe（汞镉铟）、Si（硅）等材料。
这些材料的能带结构使得它们能够吸收红外辐射而产生电荷载流子。
通过测量电荷载流子的变化，可以检测红外辐射的存在。
总之，红外探测器的工作原理是基于物体发出的红外辐射与红
外探测器的相互作用。
不同的原理适用于不同的应用场景，但都能够实现红外辐射的探测和测量。
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四、红外探测器划分
红外探测器依据工作原理的不同，可分 为： （一）主动式红外探测器 ； （二）被动式红外探测器。
红外探测器
红外探测器 红外光束
(一) 主动式红外探测器
1．主动式红外测器是由发射和接收装置 两部分所组成。
分别置于收、发端的光学系统一般采用 的是光学透镜。它起到将红外光聚焦成较细 的平行光束的作用，以使红外光的能量能集 中传送。红外发光管是置于发端光学透镜的 焦点上，而光敏晶体管是置于收端光学透镜 的焦点上。
被动式红外探测器的主要特点及安装使用要点
• (1)被动式红外探测器属于空间控制型探测器。 • (2)由于红外线的穿透性能较差，在监控区域内不应有障碍 物，否则会造成探测“盲区”。 • (3)为了防止误报警，不应将被动式红外探测器探头对准任 何温度会快速改变的物体，特别是发热体。 • (4)被动式红外探测器的产品多数都是壁挂式的，需安装在 离地面约2～3m的墙壁上。 • (5)在同一室内安装数个被动式红外探测器时，也不会产生 相互之间的干扰。 • (6)基于上述原因，被动式红外探测器基本上属于室内应用 型探测器。
（1）对向型安装方式
可采用多组红外发射机与红外接收机对 向放置的方式。这样可以用多道红外光束形 成红外警戒网(或称光墙)如图 (b)所示
其他类型的多光束组合而成的警戒网
根据警戒区域的形状不同，只要将多组红 外发射机和红外接收机合理配置，就可以构 成不同形状的红外线周界封锁线。
当需要警戒的直线距离较长时， 也可采用几组收、发设备接力的形 式。
多波束型被动式红外探测器的警戒视场 角比单波束型被动式红外探测器的警戒视 场角要大得多。水平视场角可大于90°， 垂直视场角最大也可达90°。但其作用距 离较近，一般只有几米到十几米。一般来 说，视场角增大时，作用距离将减小。因 此多波束被动式红外探测器又可称为是大 视角短距离控制型被动式红外探测器。
防止被动红外探测器产生误报的技 术措施有哪些？
(1)温度补偿电路。 (2)采用多元红外光敏元件，并采用“脉冲 计数”方式工作。一般采用双元红外光敏 元件或四元红外光敏元件。 (3) 防白光干扰的措施。即在菲涅耳透镜的 镜片上采取滤白光的措施。 (4)防小动物误报所采取的措施。①采用四 元红外光敏元件；②在被动红外探测器中 内置微处理器；③采用防宠物的菲涅耳透 镜。
2、调制红外光源的优点
采用调制的红外光源具有以下几个优点。 其一，可以降低电源的功耗。 其二，使红外探测器具有较强的抗干扰 能力，提高了工作的稳定性
3、主动式红外探测器的防范布局方式
主动式红外探测器可根据防范要求、防 范区的大小和形状的不同，分别构成警戒 线、警戒网、多层警戒等不同的防范布局 方式。 根据红外发射机及红外接收机设置的位 置不同，主动式红外探测器又可分为： （1）对向型安装方式； （2）反射型安装方式。
(2)反射型安装方式
采用反射式，一方面可缩短红外发射机与接收机之间的直 线距离，便于就近安装、管理；另一方面也可通过反射镜的多 次反射，将红外光束的警戒线扩展成红外警戒面或警戒网。
要注意的是：采用反射型安装方式时的 累计探测距离将小于采用对向型安装方式 时的直线探测距离，因此，实际安装时应 留有充分的余地。
分类：
1、单波束型被动红外探测器。
采用反射式光学系统的被动红外报警器
这种方式的探测器警戒视场角较窄，一般仅 在5°以下。但作用距离较远，可长达百米。因此， 又可称为是直线远距离控制型被动红外探测器，如 图1-36所示。它适合用来保卫狭长的走廊和通道以 及封锁门窗和围墙等。
单波束型被动红外探测器的探测范围
（3）主动式红外探测器的主要特点及安装使用要点
(a)属于线控制型探测器，其控制范围为一线状分布的 狭长的空间。 (b)主动式红外探测器的监控距离较远，可长达百米以上。 (c)探测器还具有体积小、重量轻、耗电省、操作安装简 便、价格低廉等优点。 (d)主动式红外探测器用于室内警戒时，工作可靠性较高。 但用于室外警戒时，受环境气候影响较大。 (e)由于光学系统的透镜表面是裸露在空气之中，极易被 尘埃等杂物所污染。 (f)由主动式红外探测器所构成的警戒线或警戒网可因环 境不同随意配置，使用起来灵活方便。
二、红外线在电磁波谱中的位置
三、电磁波谱划分
• 一般可把电磁波谱的不同波段划分为三个区。 • 无线电区——包括微波和其他无线电波。波长是 从lmm至 m。 • 射线区——包括X射线、γ射线和宇宙射线。波长 是从 µm至 nm。 • 光学区——包括红外线、可见光和紫外线这三个 波段。波长是从 µm至lmm。 • 根据红外线的波长不同，又可将红外波段分为近 红外、中红外、远红外、远远红外这样几个分波 段。
被动红外深测器优缺点:
一、优点: 1、本身不发任何类型辐射，器件功耗很小，隐蔽性较好。 2、价格低廉。 二、缺点: 1、容易受各种热源、阳光源干扰 。 2、被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易 被探测器接收。 3、易受射频辐射的干扰。 4、环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降， 有时造成短时失灵。
红外探测器
指导老师：张扬吉
一、红外辐射基本知识
红外光或红外辐射的物理本质是热辐射，这种 热辐射是由于内外原因使物体内部带电粒子不断 地运动，使物体具有一定的温度而产生的一种辐 射现象，也称热辐射。 红外波介于微波与可见光之间，位于可见光红 色光谱的外侧，故称之为红外光或红外线。凡波 长长于0.75µm，直至100µm的电磁波都属于红外 波段。红外光是一种非可见光。红外光的本质与 可见光一样，具有反射、折射、散射、干涉、吸 收等特性，它在真空中也以光速(c=入·f)传播，并 具有明显的波粒二象性 。（见下图）
2、多波束型被动红外探测器 多波束型被动红外探测器采用透镜聚焦式光学系 统。它是利用特殊结构的透镜装置，将来自广阔视 场范围的红外辐射经透射、折射、聚焦后汇集在红 外传感器上。
多视场菲涅耳透镜组
多波束型被动红外探测器按视场有一般 的广角镜头式，也有形成垂直整体形幕帘式 以及小角度长距离视场与大角度近距离视场 的组合式等等。
ALEPH艾礼富红外对射 ABT-100 2 艾礼富红外对射 光束100红外对射 光束 红外对射
ALEPH艾礼富红外对射 ABE-250 艾礼富红外对射 三光束250米红外对射 三光束 米红外对射
光栅应用实例
(二）被动红外探测器
被动红外探测器是靠探测人体发射的红外线来 进行工作的。探测器收集外界的红外辐射进而聚集 到红外传感器上。红外传感器通常采用热释电元件， 这种元件在接收了红外辐射温度发出变化时就会向 外释放电荷，检测处理后产生报警。 这种探测器是以探测人体辐射为目标的。所以 辐射敏感元件对波长为10µm左右的红外辐射必须非 常敏感。自然界中的任何物体都可以看作是一个红 外辐射源，人体辐射的红外峰值波长约在10µm处。
为了对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通 常覆盖有特殊的滤光片，使环境的干扰受到明显的控制 作用。 被动红外探测器，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电元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。 一旦入侵人进入探测区域内，人体红外辐射通过 部分镜而聚焦，从而被热释电元接收，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。