紅外線傳感器的發(fā)展與應(yīng)用

1、紅外線傳感器的發(fā)展與應(yīng)用信息115陳善宏（3231501）南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院摘要：紅外技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)為大家所熟知，這種技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代科技、國防和工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。紅外線傳感器是利用物體產(chǎn)生紅外輻射的特性，實現(xiàn)自動檢測的傳感器。本文所介紹的熱釋電紅外傳感器，是一種非常有應(yīng)用潛力的傳感器。它能檢測人或某些動物發(fā)射的紅外線并轉(zhuǎn)換成電信號輸出。本文先介紹熱釋電傳感器的原理，然后再描述被動式熱釋電紅外傳感器相關(guān)的專用集成電路處理技

2、術(shù)以及對其缺陷作出的改進措施。關(guān)鍵詞：紅外探頭；熱電效應(yīng)；被動式；熱釋電紅外傳感器。DevelopmentapplicationofinfraredtransducerInfmation115ChenShanhong（32311501）NanjingAgriculturalUniversityInstituteofElectricalEngineeringAbstract：Infraredtechnologydevelopmentupt

3、onowhasbeenknowntoeveryone.Thistechniquehasbeenwidelyusedinmodernsciencetechnologydefenseotherfieldsofindustryagriculture.Infraredsensusesinfraredradiationtoproduceanobjectacteristicasensfdetectingautomatically.Pyroelect

4、ricinfraredsensdescribedinthisarticleisaverypromisingapplicationofsens.Peopleanimalscandetectinfraredraysemittedconvertedintoanelectricsignaloutput.Thispaperfirstintroducestheprincipleofthepyroelectricsensthendescribepas

5、sivepyroelectricinfraredsensASICprocesstechnologyrelatedimprovementsmadetoitsdefects.Keywds:Infraredprobethermoelectriceffectpassivepyroelectricinfraredtransducer一、引言宇宙間的任何物體只要其溫度超過零度就能產(chǎn)生紅外輻射，事實上同可見光一樣，其輻射能夠進行折射和反射，這樣便產(chǎn)生

6、了紅外技術(shù)利用紅外光探測器因其獨有的優(yōu)越性而得到廣泛的重視，并在軍事和名用領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。軍事上，紅外探測用于制導(dǎo)、火控跟蹤、警戒、目標(biāo)偵查、武器熱瞄準(zhǔn)器、艦船導(dǎo)航等。在民用領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備監(jiān)控、安全監(jiān)視、救災(zāi)、遙感、交通管理以及醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)等。紅外探測就是用儀器接受被探測物發(fā)出或者反射的紅外線從而掌握被測物所處位置的技術(shù)。作為紅外探測系統(tǒng)的核心期間，紅外傳感器（也稱為紅外探測器）的研究成為一個熱點。二、紅外傳感器的綜述2

7、.4.3紅外傳感系統(tǒng)的分類紅外傳感系統(tǒng)是用紅外線為介質(zhì)的測量系統(tǒng)，按照功能能夠分成五類：（1）輻射計，用于輻射和光譜測量；（2）搜索和跟蹤系統(tǒng)，用于搜索和跟蹤紅外目標(biāo)，確定其空間位置并對它的運動進行跟蹤；（3）熱成像系統(tǒng)，可產(chǎn)生整個目標(biāo)紅外輻射的分布圖象；（4）紅外測距和通信系統(tǒng)；（5）混合系統(tǒng)，是指以各類系統(tǒng)中的兩個或者多個的組合。2.4.4紅外傳感器工作原理：（1）待側(cè)目標(biāo)。根據(jù)待側(cè)目標(biāo)的紅外輻射特性可進行紅外系統(tǒng)的設(shè)定。（2）大氣

8、衰減。待測目標(biāo)的紅外輻射通過地球大氣層時，由于氣體分子各種氣體以及各種溶膠粒的散射和吸收，將使得紅外源發(fā)出的紅外輻射發(fā)生衰減。（3）光學(xué)接收器。它接收目標(biāo)的部分紅外輻射并傳輸給紅外傳感器。相當(dāng)于雷達天線，常用是物鏡。（4）輻射調(diào)制器。對來自待測目標(biāo)的輻射調(diào)制成交變的輻射光，提供目標(biāo)方位信息，并可濾除大面積的干擾信號。又稱調(diào)制盤和斬波器，它具有多種結(jié)構(gòu)。（5）紅外探測器。這是紅外系統(tǒng)的核心。它是利用紅外輻射與物質(zhì)相互作用所呈現(xiàn)出來的物理效

9、應(yīng)探測紅外輻射的傳感器，多數(shù)情況下是利用這種相互作用所呈現(xiàn)出來的電學(xué)效應(yīng)。此類探測器可分為光子探測器和熱敏感探測器兩大類型。（6）探測器制冷器。由于某些探測器必須要在低溫下工作，所以相應(yīng)的系統(tǒng)必須有制冷設(shè)備。經(jīng)過制冷，設(shè)備可以縮短響應(yīng)時間，提高探測靈敏度。（7）信號處理系統(tǒng)。將探測的信號進行放大、濾波，并從這些信號中提取出信息。然后將此類信息轉(zhuǎn)化成為所需要的格式，最后輸送到控制設(shè)備或者顯示器中。（8）顯示設(shè)備。這是紅外設(shè)備的終端設(shè)備。常

10、用的顯示器有示波器、顯象管、紅外感光材料、指示儀器和記錄儀等。三、產(chǎn)品介紹——熱釋電紅外傳感器3.1簡介熱釋電紅外傳感器簡稱熱釋電傳感器，通常用字母“PIR”表示。熱釋電紅外傳感器是一種非常有應(yīng)用潛力的傳感器它能檢測人或某些動物發(fā)射的紅外線并轉(zhuǎn)換成電信號輸出。早在1938年，有人就提出利用熱釋電效應(yīng)探測紅外輻射，但并未受到重視。直到六十年代，隨著激光、紅外技術(shù)的迅速發(fā)展，才又推動了對熱釋電效應(yīng)的研究和對熱釋電晶體的應(yīng)用開發(fā)。近年來，伴隨

11、著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，以及對該傳感器的特性的深入研究，相關(guān)的專用集成電路處理技術(shù)也迅增長。3.2熱釋電效應(yīng)當(dāng)一些晶體受熱時，在晶體兩端將會產(chǎn)生數(shù)量相等而符號相反的電荷，這種由于熱變化產(chǎn)生的電極化現(xiàn)象，被稱為熱釋電效應(yīng)。通常，晶體自發(fā)極化所產(chǎn)生的束縛電荷被來自空氣中附著在晶體表面的自由電子所中和，其自發(fā)極化電矩不能表現(xiàn)出來。當(dāng)溫度變化時，晶體結(jié)構(gòu)中的正負電荷重心相對移位，自發(fā)極化發(fā)生變化，晶體表面就會產(chǎn)生電荷耗盡，電荷耗盡的狀況正比于