波与射线传感器波与射线传感器传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第10101010章章章章 波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器10.2 10.2 红外线传感器红外线传感器红外线传感器红外线传感器10.2.2 10.2.2 10.2.2 10.2.2 红外辐射探测器红外辐射探测器红外辐射探测器红外辐射探测器红外探测器主要有两大类型：红外探测器主要有两大类型： 1 1）热探测器（热电型）热探测器（热电型） 包括有：热释电、热敏电阻、热电偶等；包括有：热释电、热敏电阻、热电偶等； 2 2）光子探测器（量子型），利用某些半导体材料）光子探测器（量子型），利用某些半导体材料在红外辐射的照射下产生光电子效应，材料电在红外辐射的照射下产生光电子效应，材料电学性质发生变化；学性质发生变化； 其中有光敏电阻、光电管、光电池等。其中有光敏电阻、光电管、光电池等。 q量子型光子探测器与光电传感器原理相同，量子型光子探测器与光电传感器原理相同， 本节主要介绍热电型红外探测器。本节主要介绍热电型红外探测器。 传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第10101010章章章章 波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器10.2 10.2 红外线传感器红外线传感器红外线传感器红外线传感器10.2.2 10.2.2 10.2.2 10.2.2 红外辐射探测器红外辐射探测器红外辐射探测器红外辐射探测器 热探测器利用红外辐射的热效应，探测器吸收辐热探测器利用红外辐射的热效应，探测器吸收辐射能后引起温度升高，使其它物理量变化；射能后引起温度升高，使其它物理量变化； 如热释电、热敏电阻、热电偶、气体等。如热释电、热敏电阻、热电偶、气体等。 热释电元件热释电元件热释电元件热释电元件基于物体的热效应，首先将光辐射能基于物体的热效应，首先将光辐射能变成材料自身的温度，利用器件温度敏感特性将变成材料自身的温度，利用器件温度敏感特性将温度变化转换为电信号，包括了光温度变化转换为电信号，包括了光热热电，两电，两次信息变换过程；次信息变换过程； 光光热阶段，物质吸收光能，温度升高；热阶段，物质吸收光能，温度升高； 热热电阶段，利用某种效应将热转换为电信号电阶段，利用某种效应将热转换为电信号传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第10101010章章章章 波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器10.2 10.2 红外线传感器红外线传感器红外线传感器红外线传感器10.2.2 10.2.2 10.2.2 10.2.2 红外辐射探测器红外辐射探测器红外辐射探测器红外辐射探测器 当红外辐射照射到已经极化的铁电体表面时，当红外辐射照射到已经极化的铁电体表面时， 薄片温度薄片温度T T升高，使极化强度升高，使极化强度P P降低，表面电荷降低，表面电荷Q Q 减少，释放部分电荷，所以称热释电。减少，释放部分电荷，所以称热释电。 极化产生的电荷被附集在外表的自由电荷慢慢极化产生的电荷被附集在外表的自由电荷慢慢 中和，不显电性。中和，不显电性。 中和的平均时间为：中和的平均时间为：传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第10101010章章章章 波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器10.2 10.2 红外线传感器红外线传感器红外线传感器红外线传感器10.2.2 10.2.2 10.2.2 10.2.2 红外辐射探测器红外辐射探测器红外辐射探测器红外辐射探测器 为使电荷不被中和掉，必须使晶体处于冷热交替为使电荷不被中和掉，必须使晶体处于冷热交替变化的工作状态，使电荷表现出来。变化的工作状态，使电荷表现出来。 热释电传感器应用时需要用光调制器，调制器的热释电传感器应用时需要用光调制器，调制器的入射光频率必须大于中和时间的频率：入射光频率必须大于中和时间的频率： 传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第10101010章章章章 波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器10.2 10.2 红外线传感器红外线传感器红外线传感器红外线传感器10.2.2 10.2.2 10.2.2 10.2.2 红外辐射探测器红外辐射探测器红外辐射探测器红外辐射探测器 热释电元件可视为电流源，下式说明热释电材料热释电元件可视为电流源，下式说明热释电材料 只有在温度变化时才产生电流、电压：只有在温度变化时才产生电流、电压：式中：式中： SS元件面积；元件面积；PP极化强度；极化强度；gg热释电系数。热释电系数。热释电元件传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第10101010章章章章 波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器10.2 10.2 红外线传感器红外线传感器红外线传感器红外线传感器10.2.2 10.2.2 10.2.2 10.2.2 红外辐射探测器红外辐射探测器红外辐射探测器红外辐射探测器热释电元件热释电元件绝缘电阻很高，几十至几百兆欧容易引绝缘电阻很高，几十至几百兆欧容易引入噪声，使用时要求有较高的输入电阻。通常热入噪声，使用时要求有较高的输入电阻。通常热释电传感器已经将前极的场效应管释电传感器已经将前极的场效应管FETFET和输入电阻和输入电阻安装在管壳中，起到阻抗变换的作用。安装在管壳中，起到阻抗变换的作用。 热释电元件等效电路：热释电元件等效电路： 输出电压：输出电压： 热释电元件等效电路传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第10101010章章章章 波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器10.2 10.2 红外线传感器红外线传感器红外线传感器红外线传感器10.2.2 10.2.2 10.2.2 10.2.2 红外辐射探测器红外辐射探测器红外辐射探测器红外辐射探测器 光量子型是利用光电效应，通过改变光量子型是利用光电效应，通过改变电子能量的状态引起电学现象，光量电子能量的状态引起电学现象，光量子型传感器有：子型传感器有： 光电导型（光电导型（PCPC） 光电型（光电型（PUPU） 光电磁型（光电磁型（PEMPEM） 肖特基型（肖特基型（STST） 传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第10101010章章章章 波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器10.2 10.2 红外线传感器红外线传感器红外线传感器红外线传感器10.2.3 10.2.3 10.2.3 10.2.3 红外传感器应用红外传感器应用红外传感器应用红外传感器应用热释电红外可用于自动门、干手机、自动水龙头等。热释电红外可用于自动门、干手机、自动水龙头等。 下图中自动门由热释电红外传感器检测是否有人出入，下图中自动门由热释电红外传感器检测是否有人出入，由单稳态控制电机正转或反转。由单稳态控制电机正转或反转。传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第10101010章章章章 波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器10.2 10.2 红外线传感器红外线传感器红外线传感器红外线传感器10.2.3 10.2.3 10.2.3 10.2.3 红外传感器应用红外传感器应用红外传感器应用红外传感器应用 热释电红外报警控制电路热释电红外报警控制电路传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第10101010章章章章 波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器10.2 10.2 红外线传感器红外线传感器红外线传感器红外线传感器10.2.3 10.2.3 10.2.3 10.2.3 红外传感器应用红外传感器应用红外传感器应用红外传感器应用 红外光束报警电路红外光束报警电路传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第10101010章章章章 波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器10.2 10.2 红外线传感器红外线传感器红外线传感器红外线传感器10.2.3 10.2.3 10.2.3 10.2.3 红外传感器应用红外传感器应用红外传感器应用红外传感器应用红外报警电路红外报警电路传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第10101010章章章章 波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器10.2 10.2 红外线传感器红外线传感器红外线传感器红外线传感器10.2.3 10.2.3 10.2.3 10.2.3 红外传感器应用红外传感器应用红外传感器应用红外传感器应用 反射式红外传感器工作原理和电路形式反射式红外传感器工作原理和电路形式传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第10101010章章章章 波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器10.2 10.2 红外线传感器红外线传感器红外线传感器红外线传感器10.2.3 10.2.3 10.2.3 10.2.3 红外传感器应用红外传感器应用红外传感器应用红外传感器应用2002年大学生电子设计大赛题目：年大学生电子设计大赛题目： 自动寻迹小车行驶路线自动寻迹小车行驶路线传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第10101010章章章章 波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器10.2 10.2 红外线传感器红外线传感器红外线传感器红外线传感器10.2.3 10.2.3 10.2.3 10.2.3 红外传感器应用红外传感器应用红外传感器应用红外传感器应用小车行驶路线小车行驶路线2004年年 全全国国大大学学生生电电子子设设计计大大赛赛 题题目目之之一一： 自自动动寻寻迹迹小小车车 传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第10101010章章章章 波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器10.2 10.2 红外线传感器红外线传感器红外线传感器红外线传感器10.2.3 10.2.3 10.2.3 10.2.3 红外传感器应用红外传感器应用红外传感器应用红外传感器应用自动寻迹小车自动寻迹小车 寻迹传感器安装位置寻迹传感器安装位置 寻迹过程中的常见的情况寻迹过程中的常见的情况传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第10101010章章章章 波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器10.2 10.2 红外线传感器红外线传感器红外线传感器红外线传感器10.2.3 10.2.3 10.2.3 10.2.3 红外传感器应用红外传感器应用红外传感器应用红外传感器应用红外传感器应用红外传感器应用 障碍传感器安装位置障碍传感器安装位置 速度传感器安装位置速度传感器安装位置 传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第10101010章章章章 波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器10.2 10.2 红外线传感器红外线传感器红外线传感器红外线传感器10.2.3 10.2.3 10.2.3 10.2.3 红外传感器应用红外传感器应用红外传感器应用红外传感器应用实际寻迹小车传感器安装位置实际寻迹小车传感器安装位置自自动动寻寻迹迹避避障障小小车车传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第10101010章章章章 波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器10.2 10.2 红外线传感器红外线传感器红外线传感器红外线传感器10.2.3 10.2.3 10.2.3 10.2.3 红外传感器应用红外传感器应用红外传感器应用红外传感器应用红外传感器调制解调电路红外传感器调制解调电路传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第10101010章章章章 波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器10.2 10.2 红外线传感器红外线传感器红外线传感器红外线传感器10.2.3 10.2.3 10.2.3 10.2.3 红外传感器应用红外传感器应用红外传感器应用红外传感器应用红外传感器调制解调电路输出波形红外传感器调制解调电路输出波形传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第10101010章章章章 波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器10.2 10.2 红外线传感器红外线传感器红外线传感器红外线传感器10.2.3 10.2.3 10.2.3 10.2.3 红外传感器应用红外传感器应用红外传感器应用红外传感器应用 红外测温红外测温 传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第10101010章章章章 波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器10.2 10.2 红外线传感器红外线传感器红外线传感器红外线传感器10.2.3 10.2.3 10.2.3 10.2.3 红外传感器应用红外传感器应用红外传感器应用红外传感器应用红外遥控发射、接收电路红外遥控发射、接收电路传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第10101010章章章章 波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器10.2 10.2 红外线传感器红外线传感器红外线传感器红外线传感器10.2.3 10.2.3 10.2.3 10.2.3 红外辐射应用红外辐射应用红外辐射应用红外辐射应用红外探测制导 空空导弹红外摄像传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第10101010章章章章 波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器10.2 10.2 红外线传感器红外线传感器红外线传感器红外线传感器10.2.2 10.2.2 10.2.2 10.2.2 红外辐射应用红外辐射应用红外辐射应用红外辐射应用红 外 测 温红外报警传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第10101010章章章章 波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器10.2 10.2 红外线传感器红外线传感器红外线传感器红外线传感器 传感器原理及应用传感器原理及应用第第第第10101010章章章章 波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器波与射线传感器10.3 10.3 核辐射传感器核辐射传感器核辐射传感器核辐射传感器 利用辐射可以构成近乎完美的测量方法。射线通过物利用辐射可以构成近乎完美的测量方法。射线通过物体时由于被吸收而减少，只要准确测量出射线的损失体时由于被吸收而减少，只要准确测量出射线的损失量，就可以由相关物理关系准确推算出被测物的厚度、量，就可以由相关物理关系准确推算出被测物的厚度、吸收系数（吸收系数（CT 值）等参数。值）等参数。