☆热释电红外传感器性能测试实验

应用物理实验　
热释电红外传感器性能测试实验
热释电红外传感器主要由滤光片、ＰＺＴ热电元件、结型场效应管ＦＥＴ及电阻、二极管组成。

其中滤光片的光谱特性决定了热释电传感器的工作范围，本仪器所用的滤光片对５µｍ以下的辐射具有高反射率，而对于从人体发出的红外辐射则有高穿透性。

传感器接收到红外辐射信号后就有电压信号输出。

　
通过将菲涅尔透镜装在热释电红外传感器探头上，测量最大的探测距离和探测角度，了解热释电红外传感器的结构和工作原理，加深对菲涅尔透镜作用的了解。

热释电传感器实验仪V1.0

热释电传感器实验仪实验指导书目录第一章热释电传感器实验仪说明 (2)产品介绍： (2)第二章实验指南 (4)一、实验目的 (4)二、实验内容 (4)三、实验仪器 (4)四、实验原理 (4)五、注意事项 (6)六、实验操作 (7)七、实验思考题 (10)八、实验测试点说明 (10)热释电传感器实验仪实验指导书第一章热释电传感器实验仪说明产品介绍：热释电探测器因具有光谱响应范围宽，较大的频响带宽，在室温下无需致冷，可以有大面积均匀的光敏面，不需偏压，使用方便等特点，而得到广泛应用。

本实验仪通过利用热释电传感器组建红外报警系统，达到了解和掌握热释电传感器的原理及使用方法的目的。

实验分为原理性实验和热释电红外报警器成品实验。

相关参数：1、热释电传感器灵敏元面积： 2.0×1.0mm2工作波长：7-14μm平均透过率：＞75%输出信号：＞2.5V工作电压：2.2-15V工作电流：8.5-24μA源极电压：0.4-1.1V工作温度：-20℃- +70℃保存温度：-35℃- +80℃视场：139°×126°2、菲涅尔透镜外径：Φ23 内径Φ20焦距：10.5mm感应角度：100°感应距离：5m（可调）3、热释电报警器传感器：低噪音高灵敏度双元矩形红外启动时间：通电60 秒检测速度：0.2－7米/秒灵敏度：二级可调保护范围：12米110゜警报指示：LED指示灯亮保持3秒4、报警指示：声音、光第二章实验指南一、实验目的1、了解热释电传感器的工作原理及其特性2、了解并掌握热释电传感器信号处理方法及其应用3、了解并掌握超低频前置放大器的设计二、实验内容1、热释电传感器系统安装调试实验2、热释电传感器信号处理实验（1）超低频放大电路实验（2）窗口比较电路实验（3）延时开关量输出实验（4）延时时间控制实验3、热释电传感器响应距离特性实验4、成品热释电报警器安装调试实验三、实验仪器1、热释电传感器实验仪一台2、红外热释电报警器一个3、红外热释电探头一个4、支架一套5、2＃迭插头对若干6、电源线 1根7、万用表 1台四、实验原理1、热释电探测器简介热释电探探器是一种利用某些晶体材料自发极化强度随温度变化所产生热释电传感器实验仪实验指导书的热释电效应制成的新型热探测器。

基于热释电红外传感器探测距离影响因素的研究

ｒｄｓｎｏｅｅｔｎｓｓｍｎＲｓｎｌｒｔｄｅ．ＴｈｙｏｌｃｒｎｒｅｅｓｒｓｇａｓａｅｔｄｂｅｐｒｅｔｎｅｅｓｒｄｔｃｉｙｔａｄＩｉａｅｓｕｉｄｏｅｇｗｅｅｐｒｅｅｔｉｉｆａｄｓｎｏｉｎｉｆｃｅｙｔｅｃｐｉｅｒｌｈｏ
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第２９卷第６期２１００年ｌ２月文章编号：０１０４２１）６—０４０１０ —９１（０００４８— ４

热释电材料性能测试实验

热释电材料性能测试实验一、引言热释电材料是一种具有热释电效应的功能材料，可以将温度变化转换为电能，具有广泛的应用前景。

为了评估热释电材料的性能，需要进行严格的性能测试实验，以确保其在实际应用中能够达到预期效果。

二、热释电材料性能测试方法2.1 电压输出测试热释电材料在受到温度变化刺激时，会产生电压输出，通过测量这种输出电压的大小和稳定性来评估热释电材料的性能。

2.2 温度响应时间测试热释电材料对温度变化的响应时间也是评估其性能的重要指标。

通过测量材料对温度变化的响应时间，可以了解其在实际应用中的效率和灵敏度。

2.3 功率输出测试除了电压输出外，热释电材料还可以产生功率输出。

通过测量功率输出的大小和变化趋势，可以评估热释电材料在不同温度条件下的性能表现。

三、热释电材料性能测试实验步骤3.1 实验准备在进行热释电材料性能测试实验之前，首先需要准备好实验所需的仪器设备和标准样品。

确保实验环境稳定和准确。

3.2 样品制备将热释电材料按照实验要求制备成标准样品，并确保样品的质量和形状符合要求。

3.3 实验操作依次进行电压输出测试、温度响应时间测试和功率输出测试等步骤，记录实验数据并分析结果。

3.4 结果分析根据实验数据分析测试结果，评估热释电材料的性能表现，并对实验结果进行讨论和总结。

四、实验结果与讨论根据实验数据和结果分析，可以得出热释电材料的性能特点和优缺点，为其在实际应用中的选择和改进提供参考依据。

五、结论通过对热释电材料性能测试实验的研究和分析，可以有效评估材料的性能表现，为进一步研究和应用提供基础支持。

六、参考文献[1] 张三, 李四. 热释电材料的性能测试方法研究[J]. 材料科学, 20XX, 10(1): 100-110.七、致谢本研究得到了X基金会的资助和支持，在此致以诚挚的感谢。

以上是对热释电材料性能测试实验的全面介绍和分析，希望能对相关领域的研究和应用提供帮助和参考。

【0.5-10Hz,滤波器参数计算】被动式(热释电) 红外传感实验

被动式(热释电)红外传感实验熊建国1)　朱白桦2)(1)上海大学物理实验中心上海200072;2)上海大学悉尼工商学院上海200072) 摘　要:介绍了被动式(热释电)红外传感实验的基本原理、实验内容及红外传感实验仪的电路Λ关键词:红外辐射;热释电传感器;微弱信号;超低频中图分类号:TN 21 文献标识码:A 文章编号:100524642(2002)0820009203Exper i m en t i n passive i nfrared sen si ngX I ON G J ian 2guo 1)　ZHU B ai 2hua2)(1)Physics Exp eri m en t Cen ter ,Shanghai U n iversity ,Shanghai ,200072; 2)Sydney In stitu te of L anguage &Comm erce ,Shanghai U n iversity ,Shanghai ,200072)Abstract :T he basic p rinci p le and the con ten ts of p assive infrared sen sing exp eri m en t are in troduced .T he circu it of infrared sen sing exp eri m en tal app aratu s is described .Key words :infrared radiati on ;p assive sen so r ;s m all signal ;low frequency1　引　言红外线的辐射波长约0.77～1000Λm ,红外辐射的不同波段有不同的应用Λ从军事上的红外线制导导弹、红外成像夜视仪,到包含高新尖端技术的红外气象卫星,从工业上普遍应用的红外光电计数器、红外测温仪、红外气体分析仪,到民用的波动式红外防盗报警器、人体红外自动照明开关等,红外传感技术已在军事、空间、工农业、民用等各个领域得到广泛应用Λ本文研制的传感实验仪选择8～14Λm 红外辐射波段,利用接受人体辐射的红外线来控制指示灯的闪亮和蜂鸣器的报警Ζ因此红外传感实验涉及到红外辐射、红外光学、红外传感、微弱信号检测、电子等学科技术Ζ2　基本原理任何高于绝对零度的物体都会向空间发出红外线Ζ不同温度的物体(作黑体近似),其辐射的能量随波长的分布符合普朗克分布定律M Κ=C 1Κ5・1e C 2 ΚT-1(1)式中:M Κ是光谱辐射出射度(W ・c m -2・Λm -1),Κ是波长(Λm ),T 是绝对温度(K ),C 1为3.7413×104W ・c m -2・Λm 4,C 2为1.4388×104Λm ・K Ζ在37℃时,(1)式显示的光谱分布如图1所示Ζ图1　辐射光谱分布2.1　热释电红外传感器及滤光片热释电红外传感器是一种波动式红外传感器,是用于接收物体的红外辐射并转变为电信号的元件,通常由2个极性相反的传感元件串联连接,并与1个高阻和1个场效应晶体管组装在一起Ζ根据应用的需要,设计成2个传感元件都用于接受红外辐射或仅1个传感元件用于接收红外辐射(另1个被遮挡)Ζ热释电传感器对交变的红外辐射产生响应,输出正或负的信号,对于双元传感器,当辐射信号同时入射到2个传感元件上时,由于2个传感元件极性相反,连接信号就会相互抵消而没有输出Ζ元传感元件制成的热释电传感器对环境温度的变化Ζ背景辐射和受振动产生的随机噪声都具有良好的补偿作用,使传感器在实际使用中稳定可靠Ζ红外线在空气中透射会被大气中的水蒸气和有些气体分子所吸收,透射率较高的区域称为大气窗口(见图2)Ζ为了提高物体辐射的红外线在大气中的对比度,传感器的光谱带要与大气窗口相吻合,通常在热释电传感器前加装图2　大气透射率图3　8～14Λm干涉滤光片一块8～14Λm的光学干涉滤光片,光谱图见图制带宽外,特别是近红外的辐射对热释电传感器的干扰[1,2]Ζ2.2　菲涅耳透镜红外辐射虽然是不可见的,但它的聚焦与一般的光学成像原理一样Ζ有多种材料能用于红外的透射和聚焦,但比较价廉实用的是采用由低密度聚乙烯材料做成的菲涅耳透镜Ζ菲涅耳透镜保留了透镜的原有曲率半径,使其具有聚焦功能,又减小了透镜的体积和重量,且有可塑性Ζ根据应用的需要可以制成不同焦距、不同视场的菲涅耳透镜Ζ例如对远距离的红外辐射进行聚焦的单视场小角度的透镜,用于近距离大角度进行聚焦的多视场透镜(见图4)Ζ图4　菲涅耳透镜3　红外传感实验仪的电路概述传感实验仪电路原理见图5Ζ人体的红外辐射是一种微弱的辐射,为了达到由传感到控制的目的,首先由菲涅耳透镜把人体辐射的红外线聚焦在热释电传感器上,经传感器转换输出的电信号是微弱的电压信号,这样的微弱信号对电子放大系统的要求较高,它必须经过高增益的运算放大器进行放大Ζ此外人体辐射的红外线频率较低(0.01～5H z s),属于超低频范围Ζ为了使人体辐射的红外信号频率顺利通过,并抑制其它物体的红外辐射信号频率及放大器自身的噪声,放大器在对微弱信号进行高增益放大的同时还要具有超低频的频率特性,以提高传感的可靠性Ζ传感实验仪中采用了二级相同的高增益超和f高及放大电路的增益可通过下式计算f低=12ΠC1R1=12ΠC2R2=0.53H z(2) f高=12ΠC3R3=10.6H z(3)式中:R1=R2=30k8,C1=C2=10ΛF,R3= 1m8,C3=0.015ΛFΖ每级放大电路的增益为　A=20lg2Πf C2R3(1+2Πf C2R2)(1+2Πf C3R3)(4)形变换电路工作,使放大的模拟信号变换成高或低电平的数字信号Ζ信号存储及延时关闭电路在每输入1次高电平信号后,在输出端A4产生高电平输出,直接驱动指示灯的闪亮或蜂鸣器的报警,并延时一段时间关闭(输出变为低电平)Ζ延时的时间可以通过传感实验仪上的延时调节旋钮来调节Ζ图5　传感实验仪电路原理图4　实验内容4.1　菲涅耳透镜测定由红外辐射调制器提供2H z s的红外辐射信号,用示波器观察实验仪A2输出端的波形,调整热释电传感器上可移动的菲涅耳透镜,当信号幅值最大时读取标尺上的值就是透镜的焦距(30mm)Λ4.2　实验仪中超低频放大器的幅频特性测定用信号发生器连接实验仪C1输入端,分别输入0.2H z,0.3H z,…,12H z,13H z的正弦波信号,用示波器观察和记录连接在实验仪A2输出端的信号幅值,在最大幅值下降至0.707处标出f低,f高二点为放大器的通频带Ζ4.3　人体红外传感实验把菲涅耳透镜调整在30mm的焦距处,当人体在5m内通过透镜的视场时,传感实验仪的蜂鸣器会产生报警(或选择指示灯闪亮)Λ用示波器可观察实验仪A1～A4各输出端的信号波形Λ5　结束语红外传感由于涉及多门学科技术,在实验教学中从基本原理出发(红外辐射、普朗克分布定律),讲清涉及到的学科知识,但不扩展Ζ如:红外光学中采用菲涅耳透镜、8～14Λm干涉滤光片,热释电传感器选用双元敏感器,微弱信号检测放大使用0.5～10H z的超低频运算放大器等具体例子Ζ学生通过实验能了解红外传感的原理,以及红外传感与多学科技术结合在实际中的应用,提高学生实验学习的兴趣Ζ6　参考文献1　Donald M S.A D esign Study of In tru si on D etec2 ti on[J].Op tical Spectra,1988,7:322　L o thar R W.T he thermop ile:the comm ercial in2 frared detecto r[J].EO SD Sep t,1988,3:21～23(2002201225收稿,2002206226收修改稿)。

热释电人体红外线传感器电子技术课程设计及实训(1)

热释电人体红外线传感器电子技术课程设计及实训(1)热释电人体红外线传感器电子技术课程设计及实训1. 引言随着技术不断发展，红外传感作为一种非接触式的检测技术得到了广泛应用。

其中，热释电人体红外线传感器作为一种常用的传感器，被广泛应用于安防、灯光控制等领域。

为了培养学生的动手实践能力和创新精神，本文进行了一项关于热释电人体红外线传感器的电子技术课程设计及实训。

2. 课程设计本课程设计旨在让学生了解热释电人体红外线传感器的结构、原理、特点和应用，并让学生在实验中全面掌握传感器的使用。

具体包括以下内容：（1）热释电人体红外线传感器的原理和结构介绍热释电人体红外线传感器的原理和结构，让学生了解传感器的基本工作原理和组成部分。

（2）热释电人体红外线传感器的特点及应用介绍热释电人体红外线传感器的特点和应用，例如在安防、灯光控制等领域的应用。

（3）热释电人体红外线传感器的电路设计根据热释电人体红外线传感器的原理，设计一个简单的电路并进行实验。

让学生了解电路的设计和布局方法，并学会使用示波器、万用表等工具。

（4）热释电人体红外线传感器的信号处理介绍热释电人体红外线传感器的信号处理方法，例如滤波、放大、模数转换等。

让学生了解信号处理的基本流程和方法。

3. 实训内容实训内容主要包括以下内容：（1）热释电人体红外线传感器电路的装配学生将自己设计的电路连接起来，并进行调试。

让学生学会使用电路元件和工具，了解电路的装配方法。

（2）热释电人体红外线传感器信号的测试学生将自己设计的热释电人体红外线传感器连接到示波器上，并进行测试。

让学生了解信号的测试方法和示波器的使用方法。

（3）热释电人体红外线传感器信号处理的实现学生将从传感器中获取的信号进行信号处理，例如进行滤波和放大，让学生了解信号处理的方法和流程。

（4）热释电人体红外线传感器应用的实现学生将热释电人体红外线传感器应用到实际的场景中，例如在安防系统中进行实时监测。

让学生了解传感器的实际应用场景。

RP500B红外热释传感器

RP500B
产品规格
1．型号：RP500B 2．用途：通用型探头，可用于自动照明、自动门、玩具、侵入报警等 3．敏感元类型：双元串联型 4．外形尺寸： TO‐5 封装，参见图 1 5．性能指标
5.1 电学性能
项目信号输出
噪声平衡度[*] 电源电压
测试条件
环境温度 25ºC
黑体温度 420K( 147˚C ) 调制频率 1 赫兹放大倍数 72.5 dB（运算放大器 5000 倍） Vd= 5V，Rs=47KΩ
130。 Y-axis
RP500B
图 4 探测器视野角度示意图
图 5：滤光片透过特征曲线
P5age 5 of 5
RP500B
黑体：420K
机械斩波：1HzBiblioteka 红外探测器 +5V
47kΩ
挡板：噪声测试用
遮挡片
黑体与探测器样品距离：200mm 放大电路增益：72.5 的 dB
图 2 测试机示意图
外部放大电路
VA\VB 测定用
VAB 测定用
图 3 探测器测定方法示意图
噪声测定用
视野角度
140。 X-axis
P4age 4 of 4
环境温度 25ºC
放大倍数 72.5 dB（运算放大器 5000 倍） Vd= 5V，Rs=47KΩ 黑体温度 420K( 147˚C ) 放大倍数 72.5 dB（运算放大器 5000 倍） Vd= 5V，Rs=47KΩ
规格
≥ 3 Vp-p
<170mVp-p Max. (Typ. 100mVp-p)
规格 -30—70ºC -35—80ºC
6．可靠性评价
测试项目高温工作耐湿性低温存储高温存储

红外传感器测试实训报告

一、实训目的本次实训旨在让学生了解红外传感器的原理、结构、工作特性，并掌握红外传感器的测试方法。

通过实训，使学生能够熟练使用红外传感器进行实际测量，并具备分析测量结果、解决实际问题的能力。

二、实训内容1. 红外传感器原理与结构红外传感器是一种利用红外线特性进行测量的传感器。

其工作原理是：物体在辐射红外线时，红外传感器通过接收这些红外线并将其转换为电信号，从而实现对物体状态的测量。

红外传感器的结构主要由光学系统、探测器、信号调理电路和显示系统等组成。

其中，光学系统负责将红外线聚焦到探测器上；探测器将红外线转换为电信号；信号调理电路对电信号进行处理；显示系统将处理后的信号显示出来。

2. 红外传感器的测试方法（1）基本测试1）外观检查：检查红外传感器的外观是否有损坏、变形等现象。

2）连接检查：检查红外传感器的连接线是否完好，接触是否牢固。

3）工作电压测试：使用万用表测量红外传感器的工作电压，确保其符合规格要求。

（2）性能测试1）灵敏度测试：将红外传感器置于一定距离处，使用红外辐射源照射传感器，观察传感器输出信号的幅度。

通过改变照射强度，绘制灵敏度曲线，分析传感器的灵敏度。

2）响应时间测试：将红外传感器置于一定距离处，使用红外辐射源照射传感器，记录传感器输出信号从低电平到高电平的时间，以及从高电平到低电平的时间。

通过比较不同传感器的响应时间，分析其性能。

3）抗干扰能力测试：在红外传感器附近加入干扰源，如振动、射频等，观察传感器输出信号的变化，分析其抗干扰能力。

4）温度特性测试：将红外传感器置于不同温度环境下，观察传感器输出信号的变化，分析其温度特性。

5）距离特性测试：将红外传感器置于不同距离处，观察传感器输出信号的变化，分析其距离特性。

3. 实训项目本次实训选取了以下项目进行测试：（1）热释电红外传感器测试（2）红外雨量传感器测试（3）红外测距传感器测试三、实训过程1. 准备工作实训前，准备好所需的仪器设备，包括红外传感器、红外辐射源、万用表、信号发生器等。