非制冷式红外探测器原理研究
非制冷周扫红外
非制冷周扫红外
非制冷周扫红外技术是一种利用被测物体辐射的红外能量进行热成像分析的技术。
相比传统的制冷红外技术，非制冷周扫红外具有更多的优势和应用前景。
首先，非制冷周扫红外技术不需要使用制冷设备来冷却红外传感器，因此减小
了设备体积和重量，降低了成本，并且使设备更加便携。
这使得非制冷周扫红外在许多领域中得到了广泛的应用，包括工业检测、医学诊断、建筑热学、环境监测等。
其次，非制冷周扫红外技术具有更快的响应时间和更高的灵敏度。
由于非制冷
红外传感器的响应速度较快，几乎可以实时获得红外图像。
这使得非制冷周扫红外可以应用在需要快速检测和监测的场景中，例如工业生产线上的故障诊断、医学手术中的组织病理学检测等。
此外，非制冷周扫红外技术还具有更广泛的温度范围和更高的温度分辨率。
制
冷红外技术受限于其制冷能力和制冷系统的稳定性，常常不能在极高或极低的温度条件下工作。
而非制冷周扫红外可以在更广泛的温度范围内进行热成像分析，并且具有更高的温度分辨率，能够提供更精准的温度信息。
综上所述，非制冷周扫红外技术具有更加便携、响应速度更快、灵敏度更高、
温度范围更广、温度分辨率更高等优势。
随着技术的不断发展和创新，非制冷周扫红外技术将在更多领域中得到应用，并且为我们提供更全面、精准的热成像分析。
《2024年非制冷红外热成像系统研究》范文
《非制冷红外热成像系统研究》篇一一、引言随着科技的进步，非制冷红外热成像系统已经成为军事、安全、消防和环保等多个领域中广泛使用的技术之一。
这种技术能够在夜视、侦查和探测等领域发挥重要作用，其核心在于对红外辐射的捕捉和转化。
本文将深入探讨非制冷红外热成像系统的原理、技术发展、应用领域以及未来研究方向。
二、非制冷红外热成像系统原理非制冷红外热成像系统主要通过接收并处理物体发射的红外辐射，将这种辐射转化为可视化的图像。
这种系统不需要像传统的红外成像系统那样需要制冷来降低热噪声。
它的工作原理基于微观材料的光子吸收效应，在热能和电能之间产生作用，从而实现将红外辐射转换为电信号并进一步生成图像。
三、非制冷红外热成像系统的技术发展随着材料科学和微电子技术的进步，非制冷红外热成像系统的性能得到了显著提升。
新型的微测辐射热计材料和先进的读出电路技术，使得系统在响应速度、灵敏度、分辨率和稳定性等方面都有了显著提升。
此外，新型的数字信号处理技术也使得图像质量得到了进一步提升。
四、非制冷红外热成像系统的应用领域（一）军事领域：非制冷红外热成像系统在军事领域的应用广泛，包括夜视、侦查、目标跟踪等。
它可以在恶劣的环境中提供清晰的图像，为军事行动提供重要的支持。
（二）安全领域：在安全领域，非制冷红外热成像系统可以用于监控和警戒。
它可以检测到人体的热量，从而在夜间或光线不足的情况下提供清晰的图像。
（三）消防领域：在消防领域，非制冷红外热成像系统可以用于检测火灾源和热源，及时发现火情并做出应对。
（四）环保领域：在环保领域，非制冷红外热成像系统可以用于监测环境污染源的排放情况，为环保工作提供重要的支持。
五、未来研究方向（一）提高灵敏度和分辨率：随着应用领域的扩大，对非制冷红外热成像系统的性能要求也越来越高。
未来需要继续研究和开发新型的微测辐射热计材料和读出电路技术，以提高系统的灵敏度和分辨率。
（二）降低成本：目前，非制冷红外热成像系统的成本仍然较高，限制了其广泛应用。
非制冷红外焦平面探测器及其典型应用
SWIR
• 可使用常规可见光 镜头，可透过玻璃 成像
• 可探测1.06μm及 1.55μm激光
• 可复现可见光图像 细节Fra bibliotekMWIR
• 在高温、潮湿的海 洋大气条件下，中 波红外的传输优于 长波红外
• 如舰船发动机等高 温目标中波红外特 征明显
• 中波制冷红外的技 术成熟度
LWIR
• 长波红外在地面大 气环境的传输最好
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红外成像技术—发展史
1800年， 赫胥尔发现了红外线 （水银温度计）
光机扫描、红外 摄像管技术
1800 1901年，Langley 利用探测到 1/4英里外的一头牛（电阻
1930
式测辐射热计）
1940
光机扫描红外成像技术 非制冷型红外成像技术
1956
AIM-9响尾蛇导弹
民用红外成像有望呈现爆发式增长。
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红外成像探测器技术
制冷光子型
原理：光子型探测 优势：成像距离远，成像清晰，响应时间快，可高帧频工作（400Hz)； 劣势：系统功耗大，体积大，成本高，运行时间受制冷机寿命限制； 应用：红外雷达，光电吊舱，导引头等远距离观测与跟踪高端军用
• 长波红外与室温目 标的红外辐射光谱 的匹配最好
• 战场环境烟雾环境 适应性好
• 非制冷长波红外成 像成本较低
IRay Confidential
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红外成像技术优势
隐蔽性好 全天时
被动式目标成像与识别，隐 蔽性好
能真正做到24小时全天时监控， 不受白天黑夜影响
抗电磁干扰
不受电磁影响，能远距离精 确跟踪热目标
准全天候
作用距离远
可穿透烟雾、雾霾、云雾成像， 在恶劣天气条件下的成像效果 几乎不受影响。
《2024年非制冷红外热成像系统研究》范文
《非制冷红外热成像系统研究》篇一一、引言非制冷红外热成像系统（Uncooled Infrared Thermal Imaging System）以其无需制冷、高灵敏度、低功耗等优点，在夜视、安全监控、火灾探测等领域具有广泛的应用前景。
随着科技的不断发展，红外热成像技术已成为现代科技领域的研究热点之一。
本文旨在探讨非制冷红外热成像系统的基本原理、技术发展及研究现状，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
二、非制冷红外热成像系统基本原理非制冷红外热成像系统利用红外探测器将接收到的红外辐射转换为电信号，再通过图像处理技术将电信号转换为可见的图像。
其基本原理包括红外辐射的传播、探测器的响应以及图像处理三个部分。
首先，红外辐射是一种不可见的光辐射，具有较高的能量。
当物体发出或反射红外辐射时，红外探测器通过感知物体发出的红外辐射变化，将其转换为电信号。
其次，非制冷红外探测器是一种无需冷却的探测器，通过热敏材料将接收到的红外辐射转换为电阻变化或电压变化等电信号。
这些电信号反映了物体表面的温度分布，从而形成红外图像。
最后，图像处理技术将探测器输出的电信号进行数字化处理，并通过算法对图像进行增强、滤波等操作，以获得更清晰的图像。
三、非制冷红外热成像系统技术发展及研究现状随着材料科学、微电子技术及计算机技术的不断发展，非制冷红外热成像系统的性能得到了显著提升。
在技术发展方面，主要表现在以下几个方面：1. 探测器材料：新型热敏材料的研发和应用，如微测辐射热计等，提高了探测器的灵敏度和响应速度。
2. 图像处理技术：数字信号处理技术的发展，使得图像处理更为迅速和准确，提高了图像的质量。
3. 系统集成：将红外探测器、光学系统、电路及软件进行高度集成，使非制冷红外热成像系统更加紧凑、可靠。
在研究现状方面，各国研究人员不断探索新的技术手段和方法来提高非制冷红外热成像系统的性能。
例如，通过优化探测器结构、改进图像处理算法等手段，提高系统的分辨率、灵敏度和动态范围。
非制冷红外热成像测温关键技术研究
第 44 卷第 2 期2024 年 4 月振动、测试与诊断Vol. 44 No. 2Apr.2024Journal of Vibration ，Measurement & Diagnosis非制冷红外热成像测温关键技术研究*曹彦鹏1，2， 张圆圆1，2， 杨将新1，2（1.浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室 杭州，310027）（2.浙江大学浙江省先进制造技术重点研究实验室 杭州，310027）摘要 非制冷红外热成像测温过程受环境温度、测温距离和大气湿度等诸多因素影响，因此在复杂环境中实现高精度测温颇具挑战。
为了满足复杂环境中精确测温的需求，分析并研究了非制冷红外热成像测温误差的主要影响因素和关键补偿技术。
首先，针对非制冷红外探测器输出辐射温度易受环境影响的问题，设计了基于粒子群算法优化反向传播神经网络的非制冷红外探测器辐射温度预测算法，实现了不同工作温度下辐射温度的精确预测；其次，针对测温过程中的红外辐射大气衰减现象，设计了基于大气传输软件的近地红外辐射大气透射率计算方法，实现了大气透射率的准确、快速、便捷计算；最后，整合关键误差补偿技术形成了完整的非制冷红外热成像测温方法，并实验验证了以上关键技术对于提高红外测温精度和环境适应性的有效性。
关键词 非制冷红外热成像；温度测量；大气透射率；辐射温度中图分类号 TN219；TH8111 问题的引出红外热成像将可见光视觉拓展至人眼不可见的红外光谱波段，在军事、工业及民生等领域得到广泛应用，如导弹制导［1］、电气设备检测［2］、气体泄漏无损检测［3］、火灾探测与预防［4］以及生物学诊断［5］等，该技术应用实例如图1所示。
近年来，随着新型红外材料和信息处理技术的不断发展，红外热成像技术可进一步提高精度、可靠性和应用范围，向高性能、智能化、低成本的方向发展。
温度测量是红外热成像技术的重要应用之一。
红外热成像测温技术根据物体的辐射能量计算被测物体的表面温度，具有远距离、大面积、非接触性及高实时性等诸多优势，在温度测量领域发挥了重要作用。
《2024年非制冷红外热成像系统研究》范文
《非制冷红外热成像系统研究》篇一一、引言非制冷红外热成像系统是一种基于红外探测技术的先进设备，广泛应用于军事、安防、医疗和工业等领域。
该系统通过捕捉目标物体的红外辐射信息，将其转换为可见图像，实现对目标的探测、识别和跟踪。
本文将对非制冷红外热成像系统的研究进行深入探讨，分析其原理、技术、应用及发展趋势。
二、非制冷红外热成像系统原理非制冷红外热成像系统利用微测辐射热计探测器将接收到的红外辐射信号转换为电信号，进而生成红外图像。
该系统主要由光学系统、探测器、信号处理电路和显示设备等部分组成。
其中，探测器是系统的核心部件，其性能直接决定了整个系统的性能。
三、非制冷红外热成像系统技术（一）探测器技术探测器是非制冷红外热成像系统的关键技术之一。
目前，常用的探测器包括氧化钒（VOx）探测器、石墨烯探测器等。
这些探测器具有灵敏度高、响应速度快、稳定性好等优点，能够满足不同应用场景的需求。
（二）信号处理技术信号处理技术是提高非制冷红外热成像系统性能的重要手段。
通过对接收到的红外信号进行滤波、放大、数字化等处理，可以消除噪声干扰，提高图像的信噪比和分辨率。
此外，还可以采用算法优化等技术手段，进一步提高图像的清晰度和对比度。
四、非制冷红外热成像系统应用非制冷红外热成像系统具有广泛的应用领域，包括军事侦察、安防监控、医疗诊断和工业检测等。
在军事侦察领域，非制冷红外热成像系统可用于夜间侦察、目标搜索和识别等任务；在安防监控领域，该系统可用于监控城市交通、公共场所和重要设施等；在医疗诊断领域，该系统可用于辅助医生进行疾病诊断和治疗；在工业检测领域，该系统可用于检测机械设备的运行状态和故障诊断等。
五、非制冷红外热成像系统发展趋势随着科技的不断发展，非制冷红外热成像系统将朝着高性能、低成本、小型化等方向发展。
一方面，通过不断提高探测器的性能和稳定性，提高系统的整体性能；另一方面，通过优化生产工艺和降低成本，降低系统的价格，使其更广泛地应用于各个领域。
有关氧化钒非制冷型探测器书籍
有关氧化钒非制冷型探测器书籍氧化钒非制冷型探测器：探索冷却技术的新领域引言：随着科学技术的不断发展，人们对探测器的要求也越来越高。
在各个领域，探测器的性能和效果直接关系到实验结果的准确性和科研成果的质量。
而非制冷型探测器作为一种新型探测器，正逐渐受到研究者和应用领域的关注。
本文将重点介绍一种被广泛研究的非制冷型探测器——氧化钒探测器。
1. 氧化钒非制冷型探测器的原理和特点氧化钒探测器是一种基于热电效应的非制冷型探测器，其原理是通过测量材料中的电阻变化来检测目标物体的温度变化。
相比传统的制冷型探测器，氧化钒探测器无需外加电源或冷却设备，具有体积小、响应速度快、灵敏度高等优点。
因此，它在各个领域都有广泛的应用前景。
2. 氧化钒非制冷型探测器在红外成像领域的应用红外成像技术在军事、医疗、安防等领域具有重要的应用价值。
而氧化钒探测器作为一种非制冷型探测器，在红外成像领域中具有广泛的应用前景。
它可以实现实时成像、高分辨率和长波红外探测等特点，能够有效地满足各种应用场景的需求。
3. 氧化钒非制冷型探测器在气体检测领域的应用气体检测技术在环境监测、工业安全等领域起着重要的作用。
而氧化钒探测器作为一种非制冷型探测器，对气体的敏感度和选择性都有很好的表现。
它可以通过测量气体中的温度变化来检测气体的存在和浓度变化，具有快速响应和高灵敏度的特点。
4. 氧化钒非制冷型探测器在生物医学领域的应用生物医学领域对探测器的要求非常高，因为它直接关系到人体健康和生命安全。
而氧化钒探测器作为一种非制冷型探测器，在生物医学领域中也有其独特的应用价值。
它可以用于测量人体的体温变化、检测疾病的早期信号等，对提高医疗诊断的准确性和效率有着积极的影响。
5. 氧化钒非制冷型探测器的研究进展和挑战随着对氧化钒探测器的研究不断深入，人们对其性能和应用的要求也在不断提高。
目前，研究者们主要集中在提高氧化钒探测器的灵敏度、响应速度和稳定性等方面。
同时，还需要解决氧化钒探测器在高温和低温环境下的工作效果等挑战。
非制冷面阵红外测温
非制冷面阵红外测温
随着科技的发展，非制冷面阵红外测温技术在各个领域得到了广泛应用。
这种技术具有诸多优势，不仅为人们提供了便捷的测温方式，还为各行各业带来了前所未有的机遇。
一、非制冷面阵红外测温技术简介
非制冷面阵红外测温技术是一种基于红外探测器的光电转换技术。
与传统的热电偶、热敏电阻等接触式测温方法相比，非制冷面阵红外测温技术具有无接触、快速、准确等特点，能在-50℃至+300℃的范围内实现高精度测温。
二、技术原理与优势
非制冷面阵红外测温技术的工作原理是：红外探测器接收物体发出的红外辐射，将其转换为电信号，再通过信号处理电路将电信号转换为温度值。
与其他测温方法相比，非制冷面阵红外测温技术具有以下优势：
1.非接触测量：无需与被测物体接触，避免了对物体的磨损和损坏，同时减少了人为误差。
2.响应速度快：面阵探测器具有较高的响应速度，可在短时间内实现对物体的测温。
3.抗干扰能力强：红外测温技术不受电磁场、磁场等因素的影响，能在恶劣环境中正常工作。
4.宽温度范围：非制冷面阵红外测温技术可在较大温度范围内实现高精度测温。
5.易于集成：面阵红外探测器结构紧凑，易于与其他传感器和设备集成，
便于实现自动化测温。
三、应用领域与前景
非制冷面阵红外测温技术在众多领域得到了广泛应用，如工业生产、医疗保健、环境监测、交通运输等。
随着技术的不断进步，非制冷面阵红外测温设备的性能和可靠性得到了进一步提高，未来将在更多领域得到应用，为人类社会带来更多便捷和福祉。
总之，非制冷面阵红外测温技术凭借其独特的优势，已成为现代测温领域的一大热门。
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非制冷式红外探测器原理研究摘要：随着信息技术的发展，红外探测技术已经被广泛应用于军事、民用、科研等众多领域。
其中，非制冷红外焦平面探测器具有无需制冷、成本低、功耗小、重量轻、小型化、使用灵活方便等特点，是当前非制冷红外探测技术研究和应用的热点和重点。
自然界所有温度在绝对零度（-273℃）以上的物体都会发出红外辐射，红外图像传感器则将探测到的红外辐射转变为人眼可见的图像信息。
红外成像技术涵盖了红外光学、材料科学、电子学、机械工程技术、集成电路技术、图像处理算法等诸多技术，红外成像装置的核心为红外焦平面探测器。
非制冷红外焦平面探测器的工作原理是利用红外辐射的热效应，由红外吸收材料将红外辐射能转换成热能，引起敏感元件温度上升。
敏感元件的某个物理参数随之发生变化，再通过所设计的某种转换机制转换为电信号或可见光信号，以实现对物体的探测。
非制冷红外焦平面探测器分为五大类：热释电型、热电堆型、二极管型、热敏电阻型热电容型。
本文对前四种红外探测器的工作原理进行了详细阐述，并且对每种红外焦平面探测器的关键技术例如读出电路IC技术进行了详细探究，总结了不同类型探测器的优缺点。
关键词：红外探测技术；非制冷红外焦平面探测器；读出电路；敏感元件第一章绪论1.1研究背景及课题意义随着科学技术的飞速发展以及信息社会的到来，各行各业甚至人类日常生活对信息的获取需求与日俱增。
与制冷红外成像系统相比，非制冷红外成像系统可在室温工作，省掉了昂贵且笨重的制冷设备，从而大大减小了系统的体积、成本和功耗；此外还可提供更宽的地频谱响应和更长的工作时间。
国外机构已经为军事用户提供了大量成本低、可靠性更高的高灵敏非制冷红外成像仪。
同众多高新技术一样，红外技术也是由于军事的强烈需求牵引而得以迅速发展的。
红外成像系统可装备各类战术和战略武器，常用于红外预警、侦查、跟踪、导航、夜视、大地测绘和精确制导，是电子战、信息战中获取信息的主要技术之一。
与其他探测方式不同的是，红外探测属于被动探测系统，探测系统并不主动向目标发射探测信号，相反只是通过接受目标红外辐射来完成识别任务。
所以，极其具有隐蔽性，由于它工作在红外波段，所以不受到电磁波的干扰，可以在强的电磁辐射环境下生存，可以做到全天候全天时工作，正符合了现代战争的需求。
最近30年来，红外技术已经成为一门迅速发展的技术。
除了军事应用以外，它广泛地应用于工业、农业、医疗和科学研究等各个民用领域。
比如，红外技术是发展遥感技术和空间科学的重要手段；红外成像系统可以进行无损检测；工业过程监控、检查维护和热流研发；医疗领域的疾病诊断和传染病预防等。
随着微机械系统（MEMS）加工技术、大规模集成电路、信号处理技术的飞速发展，红外探测技术拥有着巨大的发展潜力。
非制冷红外热成像系统的核心是非制冷焦平面其发展水平直接决定了非制冷热成像系统的发展从1978 年非制冷式热成像技术首次研究成功到目前非制冷热成像仪装备到部队已有20 多年的发展历史世界各国都在竞相开展非制冷焦平面的研究其中美国.英国.法国等国家处于领先地位探测器像素已由原来的单元结构发展到目前的大规模面阵并逐步向超大规模阵列发展，像素尺寸也在明显减小。
综上所述，非制冷红外成像技术正经历从焦平面成像系统向高性价比、多功能、多波段成像系统的转变，且该技术融合了探测器材料、MEMS、微电子、信号处理、光成像等多种学科。
本文对不同类型非制冷探测器的原理进行了阐述与探究，对以后的非制冷探测器的研究具有现实意义和实际应用价值。
1.2 本文的主要工作鉴于以上的分析，我们知道现如今的非制冷红外探测器主要分为五大类，分别是由硫酸三甘肽、胆酸锂等材料构成的热释电型非制冷红外探测器；由N型和P型的多晶硅构成的热电堆型非制冷红外探测器；由单晶或多晶PN结构成的二极管型非制冷红外探测器；由氧化钒、非晶硅等材料构成的热敏电阻型非制冷红外探测器；由双材料薄膜构成的热电容型非制冷红外探测器。
本文对前四种探测器的工作原理进行了详细的阐述，并且对每种非制冷红外探测器的读出电路电路部分进行了细致的研究与探讨，并且一一列举了美中非制冷红外探测器的特点以及应用。
第二章热释电型非制冷红外探测器热释电型红外探测器以热释电材料为敏感单元，利用其热释电效应将红外信号转化成微弱电信号，再经过前置放大电路将微弱电信号放大读出﹑处理，实现热成像。
热释电效应是指：在具有自发极化的热释电材料中，当材料温度发生变化或吸收热量后，因材料自发极化强度发生变化而在材料表面释放出电荷的现象。
通过对热释电电荷的检测，可以获得有关热辐射强度的信息。
由于只对变化的温度响应，所以热释电探测器的响应信号为交流信号，需要专门的辐射调制手段。
但是交流的信号处理电路可采用交流耦合方式，从而大大降低低频噪声影响，并且消除了信号的直流漂移问题，使得热释电探测器的信号处理电路显得简洁许多。
2.1 工作原理热释电探测器是在垂直于晶体极轴(自发极化强度Ps方向) 的两个面上涂敷电极, 构成类似于平板电容器的热传感器, 其工作机理是热释电效应。
由于热释电晶体具有自发极化强度Ps, 晶体的内表面出现面束缚电荷。
在稳定状态下, 这些面束缚电荷被体内的扩散电荷和体外的自由电荷中和,因此显现不出自发极化现象。
晶体内部的扩散电荷起中和作用的平均时间为τ=ε/σ, 其中ε为晶体的介电常数, σ为晶体的电导率。
如图1所示,用调制频率为f的红外辐射照射热释电晶体, 就会使得晶体的温度、晶体的自发极化强度以及由此引起的面束缚电荷随频率f发生变化。
当f ≥1 /τ时, 变化的面束缚电荷不能立即被体内的扩散电荷和体外的自由电荷中和, 在负载R的两端就会产生正比于入射辐射功率的交流讯号电压。
这就是热释电探测器的工作原理。
第三章热电堆型非制冷红外探测器目前常用的红外探测技术主要有基于运动特征的方法、基于形状信息的方法、基于人体模型的方法等，采用红外成像设备系统是非常昂贵且计算复杂度高; 然而红外目标的入侵识别应用往往不需要由图像设备提供高分辨率，利用红外传感器对目标辐射特征识别来代替视频追踪，作为价格昂贵的热成像红外设备的替代品是可行的。
现有的红外探测系统大多是基于热释电红外传感器的运动特征识别，其探测系统只能实现红外目标的运动入侵识别，应用领域受到很大局限。
为了实现红外目标入侵探测和静态识别，本章介绍了一种基于微系统( MEMS) 热电堆红外传感器的红外探测系统，采用梯析( GRIN) 透镜会聚目标辐射以提高有效探测距离，利用热电堆传感器探测目标红外辐射，对探测器信号进行小波分解和重构，滤除背景辐射带来的基线漂移，通过多阈值设定实现目标的分类识别。
3.1 工作原理热电堆探测器是一种可以对外界红外辐射产生响应的传感器，近10年来，由于微细加工技术的发展进步，MEMS热电堆红外传感器也取得了飞速发展。
热电堆探测器采用赛贝克效应( Seebeck effect) 设计制作，如果两种不同的材料或者材料相同而逸出功不同的物体A和B，在热结相连，而在冷端区开路，热结和冷结存在一定的温差ΔTHC，则在冷端的两端就会产生一开路温差电动势Vout，赛贝克效应的数学公式可表述为：Vout = SAB·ΔTHC(V) (1)式中SAB为物体A和物体B之间赛贝克系数差，V·K － 1。
对于半导体材料，产生赛贝克效应的主要原因是热端的载流子往冷端扩散的结果。
一般而言，微机械热电堆红外探测器主要由红外吸收体，绝缘结构和热电堆组成(图10)，热结区与红外吸收体相邻，其温度随红外吸收体变化而变化，冷结区与热结区通过绝缘结构隔离，其温度与环境温度保持一致。
当红外吸收体吸收外界辐射时，热结区温度升高，而冷结区温度不变，导致热结与冷结温差增大，通过赛贝克效应，热电偶材料将温差转换为电压，故可以通过热电堆两端的输出电压测量外界红外辐射的大小。
3.2 信号调理电路设计信号调理电路是为了在充分抑制噪声的前提下，实现红外信号的有效放大，同时保证最小的失真，电路设计的好坏对探测器性能的发挥起着关键性作用。
设计一个放大调理电路，首先需要对输出信号进行分析，常用比探测率D* 描述探测器的综合性能，定义为：式中NEP为噪声功率密度，S和N为探测器的信号电压和噪声电压，PD为探测器靶面接收的辐射功率密度，A为探测器靶面面积，Δf为放大器带宽( 它影响着系统中的噪声) 。
D*为一个综合反映探测信号、噪声及带宽的指标，D* 越大，探测器性能越好。
传感器的关键参数: 噪声等效功率NEP为0.05 nW/槡Hz ; 比探测率( D* ) 为 1.5×108 cm槡Hz /W; 响应度Ｒ为182 V/W; 时间常数Τ 为15 ms;输出电阻RS为100 kΩ。
首先确定输出信号的带宽，热电堆探测器输出信号的数学形式为:式中Vt为一定辐照度下探测器的瞬时输出电压，Vmax为一定辐照度下的探测器稳态响应电压τ为时间常数。
对式( 3) 进行傅里叶变换并取值衰减至10 % 处为信号带宽，得到探测器输出信号带宽为11 Hz。
其次需要确定探测器本地的噪声，即噪声等效电压。
根据探测器的噪声等效功率为 0．05 nW/槡Hz 和响应度182 V/W，得到噪声等效电压为9．1 nV/槡Hz。
当明确了放大信号的基本特征后，方可进行电路设计，为了满足上述信号放大，选用运放AD8629 作为前置放大器，电路实现框图如图11所示，前置放大电路用以对信号低噪声放大，低通滤波器用以限制噪声带宽并进行模/数转换之前的抗混叠滤波，后级放大用以对信号进行二级放大，从而有效利用模/数转换的满量程。
由于热电堆传感器信号微弱且内阻很大，同相比例运算电路具有较高的输入阻抗和很低的输出阻抗，增益不受信号源内阻的影响，不仅能够实现传感器的阻抗匹配，且可以实现传感器微弱信号的拾取。
热电堆传感器输出信号受环境温度影响，导致偏置电压，影响目标的识别，采用热电阻作为补偿单元，消除环境温度带来的影响。
模拟低通滤波器的主要作用在于对高斯分布的广谱噪声进行限带滤波，为后级的模/数转换提供抗混叠滤波，为了尽可能减小信号失真，需要滤波器衰减陡度较大，所以采用二阶低通滤波器，截止频率设置为15．9 Hz。
在滤波后，为了充分利用后级模/数转换器的满量程，需要进行二级放大，电路总的放大倍数为41×201 = 8 241倍，热电堆信号由几个微伏量级信号被放大到几十毫伏量级。
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