l3.2.4 热释电器件的类型1. 硫酸三甘肽TGS晶体热释电器件 它在室温下的热释电系数较大，介电常数较小，比探测率D*值较高D*(500, 10 ,1) 15109cmHz1/2W1。在较宽的频率范围内，这类探测器的灵敏度较高，因此，至今仍是广泛应用的热辐射探测器件。 TGS可在室温下工作，具有光谱响应宽、灵敏度高等优点，是一种性能优良的红外探测器，广泛应用红外光谱领域。 掺丙乙酸的TGSLATGS具有很好的锁定极化特点。温度由居里温度以上降到室温，仍无退极化现象。它的热释电系数也有所提高。掺杂后TGS晶体的介电损耗减小，介电常数下降。前者降低了噪声，后者改进了高频特性。在低频情况下，这种热释电器件的NEP为41011 W/Hz-1/2，相应的D*值为5109cmHz1/2W1。它不仅灵敏度高，而且响应速度也很快。 l2. 铌酸锶钡 (SBN) 热释电器件 图5-20所示为LATGS的等效噪声功率NEP和比探测率D*随工作频率f的变化关系。 这种热释电器件由于材料中钡含量的提高而使居里温度相应提高。例如，钡含量从0.25增加到0.47，其居里温度相应从47C提高到115C。SBN探测器在大气条件下性能稳定，无需窗口材料，电阻率高，热释电系数大，机械强度高，在红外波段吸收率高，可不必涂黑。工作在500MHz也不出现压电谐振，可用于快速光辐射的探测。但SNB晶体在钡含量x0.6时，晶体在生长过程会开裂。 l3. 3. 钽酸锂钽酸锂LiTaO3LiTaO3） 在SNB中掺少量La2O2可提高其热释电系数，掺杂的SBN热释电器件无退极化现象，D*(500, 10 ,1) 达8.0108cmHz1/2W1。掺镧后其居里温度有所降低，但极化仍很稳定，损耗也有所改善。 这种热释电器件具有很吸引人的特性。在室温下它的热释电响应约为TGS的一半，但在低于零度或高于45C时都比TGS好。 该器件的居里温度Tc高达620C，室温下的响应率几乎不随温度变化，可在很高的环境温度下工作；且能够承受较高的辐射能量，不退极化；它的物理化学性质稳定，不需要保护窗口；机械强度高；响应快时间常数为1310-12s，极限为110-12s；）；适于探测高速光脉冲。已用于测量峰值功率为几个千瓦，上升时间为100ps的Nd:YAG激光脉冲。其D*（500, 30, 1达8.5108cmHz1/2W1。 l4. 压电陶瓷热释电器件 压电陶瓷器件的特点是热释电系数较大，介电常数也较大，二者的比值并不高。其机械强度高、物理化学性能稳定、电阻率可以控制；能承受的辐射功率超过LiTaO3热释电器件；居里温度高，不易退极化。例如，锆钛酸铅热释电器件的Tc高达365，D*（500，1，1高达7108cmHz1/2W1。l5. 聚合物热释电器件 有机聚合物热释电材料的导热小，介电常数也小；易于加工成任意形状的薄膜；其物理化学性能稳定，造价低廉；虽然热释电系数不大，但介电系数也小，所以比值并不小。在聚合物热释电材料中较好的有聚二氟乙烯PVF2）、聚氟乙烯PVF及聚氟乙烯和聚四氟乙烯等共聚物。利用PVF2薄膜已得到D*（500，10，1达108cmHz1/2W1。 l6. 快速热释电探测器 如前所述，由于热释电器件的输出阻抗高，因此需要配以高阻抗负载，因而其时间常数较大，即响应时间较长。这样的热释电器件不适于探测快速变化的光辐射。即使使用补偿放大器，其高频响应也仅为103Hz量级。 近年来发展了快速热释电器件。快速热释电器件一般都设计成同轴结构，将光敏元置于阻抗为50的同轴线的一端，采用面电极结构时，时间常数可达到1ns左右，采用边电极结构时，时间常数可降至几个ps。图5-21所示为一种快速热释电探测器的结构原理图。光敏元件是SBN晶体薄片，采用边电极结构，电极Au的厚度为0.1m，衬底采用Al2O3或BeO陶瓷等导热良好的材料。输出用SMA/BNC高频接头。这种结构的热释电探测器的响应时间为13ps，其最低极限值受晶格振动弛豫时间的限制，约为1ps。不采用同轴结构而采用一般的管脚引线封装结构，热释电探测器的频响带宽已扩展到几十兆赫。快速热释电器件常用来测量大功率脉冲激光，需要能承受大功率辐射，为此应选用损伤阈值高的热释电材料和高热导的衬底材料制造。 3.2.5 典型热释电器件 如图3-4所示为典型TGS热释电器件。把制好的TGS晶体连同衬底贴于普通三极管管座上，上下电极通过导电胶、铟球或细铜丝与管脚相连，加上窗口后构成完整的TGS热电探测器件。 为了降低器件的总热导，一般采用热导率较低的衬底。管内抽成真空或充氪气等热导很低的气体。为获得均匀的光谱响应，可在热释电器件灵敏层的表面涂特殊的漆，增加对入射辐射的吸收。 所有的热释电器件同时又是压电晶体。因此它对声频振动很敏感，入射辐射脉冲的热冲击会激发热释电晶体的机械振荡，而产生压电谐振。这意味着在热释电效应上叠加有压电效应，产生虚假信号，使探测器在高频段的应用受到限制。 为防止压电谐振，常采用如下方法：（1选用声频损耗大的材料，如SBN，在很高的频率下没有发现谐振现象；（2选取压电效应最小的取向；（3探测器件要牢靠地固定在底板上；例如可用环氧树脂将LiTaO3粘贴在玻璃板上，再封装成管，会有效地消除谐振；（4热释电器件在使用时，一定要注意防震。显然，前两种方法限制了器件的选材范围，第3种方法降低了响应度和比探测率。 为了提高热电器件的灵敏度和信噪比，常把热释电器件与前置放大器常为场效应管做在一个管壳内。如图3-5所示为一种典型的热释电探测器与场效应管放大器组合在一起的结构图。由于热释电器件本身的阻抗高达10101012，因此场效应管的输入阻抗应高于1010，而且应采用具有较低噪声，较高跨导gm2 000的场效应管作为前置放大器。引线要尽可能的短，最好将场效应管的栅极直接焊接到器件的一个管脚上，并一同封装在金属屏蔽壳内。l3.3 图像传感器基本原理 成像物镜将外界照明光照射下的或自身发光的景物成像在物镜的像面上，形成二维空间的光强分布光学图像）。能够将二维光强分布的光学图像转变成一维时序电信号传感器称为图像传感器。 图像传感器与图像显示器之间的信号传输与接收都要遵守一定的规则，这个规则被称为制式。例如广播电视系统中规定的规则称为电视制式。还有其他的一些专用制式。按电视制式输出的一维时序信号有被称为视频信号。 l3.3.1图像传感器的基本结构 图像传感器的种类很多，根据图像的分解方式可将图像传感器分成三种类型，即光机扫描型光电图像传感器、电子束扫描图像传感器和固体自扫描图像传感器。 l1、光机扫描式图像传感器 光机扫描式图像传感器又常分为单元光机扫描方式与多元光机扫描方式的图像传感器。 （1单元光机扫描方式 采用单元光电传感器包括热电传感器与机械扫描装置相配合可以构成光机扫描方式的图像传感器。在如图3-6所示的光机扫描方式原理图中，单元光电传感器的面积与被扫描图像的面积相比很小，可以看作一个点。 扫描机构带动传感器在图像的像面沿水平x方向做高速往返运动，并称其为行扫描。沿x正方向的运动称为行正程，反之为行逆程。在垂直y方向做低速往返运动，称为场扫描。 场扫描中沿y方向的扫描运动称为场正程，反之为场逆程。行、场扫描应满足下面两个条件:. 行周期与场周期满足 （3-41）式中Ty为光敏单元扫描整幅图像的场周期。场周期Ty为场正程时间Tyz与场逆程时间Tyr的和。Tx为光敏单元扫描一行图像的周期，行周期Tx为行正程时间Txz与行正程时间Txr之和。N为正整数。 . 行正程时间Txz大于行逆程时间Txr；场正程时间Tyz大于场逆程时间Tyr。即Txz Txr；TyzTyr。 光机扫描方式的水平分辨率正比于光学图像水平方向的尺寸与光电传感器在水平方向的尺寸之比。尺寸比大，一行之内输出的像元点数高，分辨率也高。同样，垂直分辨率也正比于光学图像垂直方向的尺寸与光电传感器在垂直方向的尺寸之比。因此，减小光电传感器的面积是提高光机扫描方式分辨率的有效方法。 l（2多元光机扫描方式 然而，传感器光敏面的减小，扫描点数的提高，使行正程的时间增长，或必须提高行扫描速度当要求行正程时间不变的情况下），这对光机扫描方式常常是很困难的。正因为如此，单元光电传感器的光机扫描方式的水平分辨率受到扫描速度的限制。为了提高光机扫描方式的分辨率与扫描速度，应采用多元光电传感器构成多元光机扫描方式。 如图3-7所示为多元光机扫描方式。多元光机扫描方式中，行扫描由光电传感器的顺序输出完成。在行正程期间，按排列顺序将光电传感器的输出信号取出形成行视频信号。在这种情况下，机械扫描只需要进行y 方向的一维扫描便可以将整幅图像转换成视频信号输出，弥补了机械扫描速度慢的缺点，同时减少了双向扫描带来的繁杂的机械扫描机构。 l2. 电子束扫描图像传感器 例如，由线阵CCD光电传感器构成的图像扫描仪是一个典型的多元光机扫描系统。该系统中线阵CCD完成水平方向的自扫描，而y方向由步进电机带动线阵CCD进行慢速的扫描运动，完成对整幅图像的转换，形成视频信号输出。 电子束扫描方式的图像传感器是最早应用于图像传感器的，如早期的各种电真空摄像管，真空视像管，以及红外成像系统中的热释电摄像管等。这种电子束扫描成像方式中，被摄景物图像通过成像物镜成像在摄像管的靶面上，以靶面电位分布或以靶面电阻分布的形式将光强分布的图像信号存于靶面，并通过电子束将其检取出l3.固体自扫描图像传感器 来，形成视频信号。电子束在摄像管偏转线圈的作用下，进行行扫描与场扫描，完成对整个图像的扫描或分解）。当然，行扫描与场扫描要遵守一定的规则。电子束摄像管的电子扫描系统一般要遵守的规则称为电视制式。 固体自扫描图像传感器是20世纪70年代发展起来的新型图像传感器件，如面阵CCD器件，CMOS图像传感器件等。这类器件本身具有自扫描功能，例如面阵CCD固体摄像器件的光敏面能够将成像于其上的光学图像转换成电荷密度分布的电荷图像，电荷图像可以在驱动脉冲的作用下按照一定的规则如电视制式一行行地输出，形成图像信号或视频信号）。 上述三种扫描方式中，电子束扫描方式由于电子束摄像管逐渐被固体图像传感器所取代，也逐渐退出舞台。目前光机扫描方式与固体自扫描方式在光电图像传感器中占据主导地位。l3.3.2 图像传感器基本技术参数 但是，在有些应用中将一些扫描方式合成起来能够获得更为优越的图像传感器。例如，将几个线阵CCD图像传感器或几个面阵图像传感器拼接起来，再利用机械扫描机构，形成一个视场更大分辨率更高的图像传感器以便满足人们探索宇宙奥秘的需要。 图像传感器的基本技术参数应该包含图像传感器的光学成像物镜与光电成像器件的参数。光学成像物镜的主要参数为：（1成像物镜的焦距 成像物镜的焦距决定了被摄景物成在光电成像器件上像的大小，在物距相同的情况下焦距越长，所成的像越大。（2相对孔径 成像物镜的相对孔径为物镜入瞳的直径与其焦距之比，相对孔径的大小决定了物镜的分辨率、像面照度和成像物镜成像质量。l（1扫描速率 （3视场角 成像物镜的视场角决定了能在光电图像传感器上成良好像的空间范围。要求成像物镜所成的景物图像要大于图像传感器的有效面积。 这三个参数是成像物镜相互制约的，不可能同时提高，在实际应用中要根据情况适当选择。 与光电成像器件有关的参数有： 不同的扫描方式有不同扫描速率要求，例如单元光机扫描方式扫描速率参数由扫描机构在水平方向和垂直两个方向的运动速度转动角速率决议。行扫描速率行正程取决于光学图像在水平方向的尺寸A和行正程时间；即 （3-42） 同样，垂直方向的场扫描速率场正程取决于光学图像在垂直方向的尺寸B和行正程时间；即 （3-43） （3-44） 垂直方向的场扫描速率 取决于光学图像在垂直方向的尺寸B和行正程时间；即 多元光机扫描方式图像传感器的行扫描速率 取决于读取一行光敏单元所需的时间TH与一行内光敏单元数N；即 l（2分辨率 固体自扫描图像传感器的水平扫描速度取决于传感器水平行的像敏单元数与行扫描时间之比；垂直方向的场扫描速度取决于传感器在垂直方向的像敏单元行数与场扫描时间之比。 光机扫描方式的图像传感器在水平方向的分辨率解像率正比于机械扫描长度A与光电传感器在水平方向的长度a之比，即 （3-45）显然，传感器在水平方向的相对长度越小，水平分辨率也越高。当然水平分辨率还与成像物镜的水平分辨率有关。 垂直分辨率也与光电传感器在垂直方向的长度b有关，另外与垂直方向的扫描行数及行间距有关。 固体自扫描图像传感器的水平与垂直分辨率分别与器件本身在两个方向上的分辨率有关。 l3.4图像的显示与电视制式图像的显示与电视制式 图像的显示方法很多，采用计算机显示器可以显示各种数字图形与图像；也可以采用发光器件显示各种不同规则制式的数字或模拟图形与图像；本节所讨论的是电视监视器的图像显示器及其相关电视制式问题。 3.4.1电视监视器的扫描 在监视器中电子束在显像管的电磁偏转线圈产生的洛伦兹力的作用下，产生水平方向和垂直方向的偏转即行、场两个方向的扫描荧光屏）。电子束扫描的同时，视频信号的幅度信号控制了电子束轰击荧光屏的强度，荧光屏的发光强度是电子束强度的函数，这样，建立了荧光屏的发光强度与视频信号的函数关系 （3-46） 式中U0为视频电压信号，形成电视图像。 l1.逐行扫描 电视图像扫描方式常分为逐行扫描与隔行扫描两种方式，通过这两种扫描方式摄像机将景物图像分解成为一维视频信号，图像显示器将一维视频信号合成为电视图像。而且，摄像机与图像显示器必须遵守同一个扫描方式。 显像管的电子枪装有水平与垂直两个方向的偏转线圈，线圈中分别流过如图3-8所示的锯齿波电流，电子束在偏转线圈形成的磁场作用下同时进行水平方向和垂直方向的偏转，完成对显像管荧光屏的扫描。 场扫描电流的周期Tvt远大于行扫描的周期Tht,即电子束从上向下的扫描时间远大于水平扫描的时间，在场扫描周期中可以有几百个行扫描周期。而且，场扫描周期中电子束由上向下的扫描为场正程，场正程时间Tvt远大于电子束从下面返回到初始位置的场逆程时间Tvr，即TvtTvr。电子束上下扫一个来回的时间称为场周期，场周期Tv=Tvt+Tvr。场周期的倒数为场频，用fv表示。 行扫描周期中电子束自左向右的扫描为行逆程，即t1时刻到t2时刻的扫描为行正程时间Tht，电子束从左返回到右边初始位置的回扫过程为行逆程，行逆程时间Thr为t2到t3的时间。显然,ThtThr。电子束左右扫一个来回的时间称为行周期，行周期Th= Tht+Thr。行周期的倒数为行频，用fh表示。 在行、场扫描电流的同时作用下，电子束受水平偏转力和垂直偏转力的合力作用下进行扫描。由于电子束在水平方向的运动速度远大于垂直方向的运动速度，所以，在屏幕上电子束的运动轨迹为如图3-9所示的稍微倾斜的“程度直线 。由于电子束具有一定的动能，它将使荧光屏发出光点，它的轨迹成为一条条的光栅，逐行扫描的光栅也如图3-9所示。 无论是行扫描的扫描逆程，还是场扫描的扫描逆程都不希望电子束发光，即在回扫时不让荧光屏发光，这就要加入行消隐与场消隐脉冲，使电子束在行逆程与场逆程期间截止。实际上，行消隐脉冲的宽度稍大于行逆程时间，场消隐脉冲的宽度也大于场消隐时间。 逐行扫描方式中的每一场都包含着行扫描的整数倍。这样，重复的图像才能稳定地被显示。即要求TV =NTh ,或fh=Nfv,其中N应为正整数。 对人眼来说，高于48Hz变化的图像是不能分辨的人眼对高于48Hz变化的图像没有闪动的感觉），因此，要获得稳定的图像，图像的重复频率必须高于48Hz，即要求场频高于48Hz。 l2.隔行扫描 根据人眼对图像分辨能力确定扫描的水平行数至少应大于600行。对于逐行扫描方式，行扫描频率必须大于29000Hz才能视觉分辨能力的最低要求。这样的行扫描频率，无论对摄像还是对显示系统的要求都太高。为了即降低行扫描频率，又能视觉分辨能力的要求，早在20世纪初，人们就提出了隔行扫描分解图像和显示图像的方法隔行扫描。 隔行扫描采用如图3-10所示的扫描方式，由奇、偶两场构成一帧。奇数场由1、3、5、等奇数行组成，偶数场由2、4、6、等偶数行组成，奇、偶两场合成一帧图像。l3.4.2 电视制式 两场光栅均匀交错叠加是对隔行扫描方式的基本要求，否则图像的质量将大为降低。因此要求隔行扫描必须满足下面两个要求： 第一，要求下一帧图像的扫描起始点应与上一帧起始点相同，确保各帧扫描光栅重叠； 第二，要求相邻两场光栅必须均匀地镶嵌，确保获得最高的清晰度。 从第一条要求考虑，每帧扫描的行数应为整数，若在各场扫描电流都一样的情况下，要满足第二条要求，每帧均应为奇数。那末，每场的扫描行数就要出现半行的情况。目前，我国现行的隔行扫描电视制式就是每帧扫描行数为625行，每场扫描行数为312.5行。 图像传感器与显示器都遵守同样的扫描规则，进行同样的同步扫描分解图像或显示图像。这样，才能保证所显示的图像与所分解的图像保持一致。这种规则广泛地应用于广播电视系统，并被称作为电视制式。 1. NTSC 1. NTSC彩色电视制式彩色电视制式 2020世世纪纪5050年年代代由由美美国国研研制制成成功功, ,主主要要用用于于北北美美、日日本本以以及及东东南南亚亚各各国国的的彩彩色色电电视视制制式式，该该电电视视制制式式确确定定的的场场频频为为60 60 HzHz，隔隔行行扫描每帧扫描行数为扫描每帧扫描行数为525525行，伴音、图像载频带宽为行，伴音、图像载频带宽为4.5 MHz4.5 MHz。 2. PAL 2. PAL彩色电视制式彩色电视制式 2020世世纪纪6060年年代代由由德德国国研研制制成成功功，主主要要用用于于我我国国以以及及西西欧欧各各国国的的彩彩色色电电视视制制式式，该该电电视视制制式式确确定定的的场场频频为为50 50 HzHz，隔隔行行扫扫描描每每帧帧扫描行数为扫描行数为625625行，伴音、图像载频带宽为行，伴音、图像载频带宽为6.5 MHz6.5 MHz。 PALPAL电电视视制制式式中中规规定定场场周周期期为为20ms,20ms,其其中中场场正正程程时时间间为为18.4ms, 18.4ms, 场场逆逆程程时时间间为为1.6ms1.6ms；行行频频为为15625 15625 HzHz，行行周周期期为为64s,64s,行正程时间为行正程时间为52s,52s,行逆程时间为行逆程时间为12s12s。l 3.5 热成像技术 3. SECAM 3. SECAM彩色电视制式彩色电视制式 SECAMSECAM彩彩色色电电视视制制式式是是2020世世纪纪6060年年代代由由法法国国研研制制成成功功，主主要要用用于于法法国国和和东东欧欧各各国国。SECAMSECAM制制式式也也为为场场频频为为50 50 HzHz，隔隔行行扫扫描描每每帧扫描行数为帧扫描行数为625625行。行。 利用物体发出的红外热辐射形成的可见图像的方法称为热成像技术。 3.5.1点点扫描式描式热释电热像像仪点点扫描方式描方式热释电热像像仪为采用点采用点扫描方式成像的描方式成像的图像像传感器。它的感器。它的扫描方式常采用震描方式常采用震镜对被被测景物景物进行行扫描的方式。在描的方式。在这种种热像像仪中，中，为了提高探了提高探测灵敏度，常灵敏度，常采用采用对接受器件接受器件进行制冷的方法，使探行制冷的方法，使探测器件工作在很器件工作在很低的温度下，例如低的温度下，例如wp-95型型红外外热像像仪的工作温度的工作温度为液氮液氮制冷温度制冷温度77K，在，在这样低的温度下，它低的温度下，它对温度的响温度的响应非常非常灵敏，可以灵敏，可以检测0.08的温度的温度变化。化。l3.5.2热释电摄像管的基本结构热释电摄像管的基本结构 wp-95型红外热像仪采用碲镉汞HgCdTe热释电器件为热电传感器，采用单点扫描方式，扫描一帧图像的时间为5秒，不能直接用监视器观测，只能将其采集到计算机，用显示器观测。一幅图像的分辨率为256256，图像灰度分辨为8bits256灰度阶）。热像仪的探测距离为0.3米至无限远距离。热像仪视角范围大于12，空间角分辨率为1.5mrad。它常被用于医疗及教育、科研等领域。 热释电摄像管的基本结构如图3-11所示。它由透红外热辐射的锗成像物镜、斩光器、热像管和扫描偏转系统等构成。将被摄景物的热辐射经锗成像物镜成像到由热释电晶体排列成的热释电靶面上，在热释电靶面上得到热释电荷密度图像。 成像物镜用锗玻璃，摄像管的前端面也为锗窗。因为锗的红外透射率高，而可见光几乎无法通过锗窗。这样，既它能阻断可见光对红外图像的影响，有能最大可能的减小热辐射能量的损失。 图3-11中的斩光器为由微型电机带动的调制盘，使经过锗成像物镜成像到热释电探测器的图像被调制成交变的辐射图像否则热释电器件的灵敏度为零）。 调制盘的调制频率必须和电子扫描的频率同步，既保证热释电器件工作在一定的调制频率下，又确保输出图像不受调制光的影响。否则，还原出的图像将夹带着斩光器遮挡图像的信号。l3.5.3 典型热像仪 目前，红外热像管的分辨率可以达到300TVL电视线），虽然不能与可见光图像传感器相比，但对于红外探测已经足够。它的温度分辨率达到0.06可用于医疗诊断、森林火灾探测、警戒监视、工业热像探测与空间技术领域。 1、IR220红外外热像像仪IR220红外外热像像仪为采采用用红外外热释电热像像管管在在常常温温下下工工作作的的热像像仪。它它设计紧凑凑，极极易易操操作作，是是理理想想的的在在线式式测温温分分析析系系统。它它可可与与50米米外外的的计算算机机连接接，操操作作者者可可得得到到任任意意点点温温度度的的实时热分布分布图像。像。IR220红外外热像像仪外外形形图如如图3-12所所示示，它它的的输出出信信号号由由RS232串串口口输出出，也也可可用用RS422接接口口形形式式输出出，工工作作制制式式可可选用用PAL或或NTSC制式。制式。 IR220红外热像仪的主要技术参数如下：光谱响应范围，814m ；温度分辨率，0.06；测温灵敏度， 1， 1%；温度响应范围，-10400；视场范围，18 16；测量工作距离，50mm至正无穷远；空间分辨率，1.2mrad；环境温度的补偿，手动/自动方式；接口方式，RS422与RS232接口；视频输出方式，PAL/NTSC制式；工作温度，-10+50；存 储 温 度 ， -40+60；机 身 外 形 尺 寸 ，340mm160mm128mm；机身重量，2Kg带电池）。l2、IR210高清晰度夜间红外监视探测仪高清晰度夜间红外监视探测仪 IR210采用320240像元非制冷焦平面的热释电红外摄像管，使用者可清楚地探测到处于完全黑暗环境下的物体。除去特殊的防雨设计，小巧的IR210还能融入使用者户外CCTV安保系统，在毫无可见光的情况下也能探测到黑暗中的入侵者。 IR210红外热像仪外形图如图3-13所示，它既有模拟视频输出也具有串行数字输出端口RS232/RS485）；同时，它还具有电子变倍功能；既具有手动亮度调整功能也具有自动亮度调整功能；同时它可以更换其他镜头以便适应不同的探测要求。 IR210红外热像仪的主要技术参数如下：像敏单元尺寸，45m45m；光谱响应范围，814m；灵敏度，0.08；开机预热时间，30S； 视频输出，PAL制式； 数字控制接口方式，RS232/RS485；外形尺寸大小，120mm60mm60mm；工作温度，-20+50；存储温度，-40+60； 工作电压，DC9V；功率损耗，3.5W；分量，0.22Kg； 电子变倍率，2倍，4倍，8倍；外壳为全密封防淋雨的铝壳。 思考题与习题 5 5.1 热辐射探测器通常分为哪两个阶段？哪个阶段能够产生热电效应？ 5.2 试说明热容、热导和热阻的物理意义，热惯性用哪个参量来描述？它与RC时间常数有什么区别？ 5.3 热电器件的最小可探测功率与哪些因素有关？ 5.4 为什么半导体材料的热敏电阻常具有负温度系数？何谓热敏电阻的“冷阻与“热阻”？ 5.7 一热探测器的光敏面积Ad1mm2，工作温度T = 300K，工作带宽f =10Hz, 若该器件表面的发射率=1，试求由于温度起伏所限制的最小可探测功率Pmin(斯特潘-波尔兹曼常数=5.6710-12Wcm-1K4，波尔兹曼常数k=1.3810-23JK-1) 。 5.8 某热电传感器的探测面积为5mm2，吸收系数=0.8，试计算该热电传感器在室温300k与低温280k时1Hz带宽的最小探测功率PNE、比探测率与热导G。 5.16 如果热探测器的热容H=10-7JK-1，试求在T=300K时热探测器的热时间常数T。（假定热探测器只通过辐射与周围环境交换能量）。 5.17 如果热探测器的光敏面积Ad1mm2，试求在热探测器温度分别为77K和300K条件下本振光所产生的散粒噪声等于热噪声时的本振光功率。 5.18 已知TGS热释电探测器的面积Ad4mm2，厚度d为0.1mm，体积比热c为1.67Jcm-3K-1， 若视其为黑体，求T=300K时的热时间常数T。若入射光辐射P为10mW，调制频率为1Hz，求输出电流热释电系数为3.510-8CK-1cm-2 ）。