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光子红外探测器
光子红外探测器

光子红外探测器是利用材料的光电效应将光信息转换为电信息的红外敏感器件。材料的电学性质通常取决于材料中电子的运动状态,当光束入射至材料表面时,入射光子如果直接与材料中的电子起作用,引起电子运动状态改变,则材料的电学性质也将随之发生变化,这类现...

热敏红外探测器
热敏红外探测器

与光子探测器将光子能量直接转换为光电子的光电效应不同,热敏红外探测器是利用红外辐射的热效应,通过热与其他物理量的变换来探测红外辐射的。物质的某些性质随入射光的加热作用引起的温度升高而变化的现象称为热敏效应。热敏效应的特点是入射光与材料的晶格...

主动红外探测器
主动红外探测器

主动红外探测器的工作原理是发射机发出一束经调制的红外光束,被红外接收机接收,从而形成一条红外光束组成的警戒线。当被探测目标侵入该警戒线时,红外光束被部分或全部遮挡,此时接收机接收的信号就会发生变化,它经放大与信号处理后,即控制发出报警信号。

被动红外探测器
被动红外探测器

被动红外探测器是靠探测人体发射的红外线来进行工作的。探测器收集外界的红外辐射进而聚集到红外传感器上。红外传感器通常采用热释电元件,这种元件在接收了红外辐射温度发出变化时就会向外释放电荷,检测处理后产生报警。这种探测器是以探测人体辐射为目标的...

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红外探测原理分析
中国安防行业网    2014/7/25 14:33:00    关键字:红外,探测,分析      浏览量:

    红外探测是人类应用最早、最广、也是最成熟的探测方式,有不同的工作波长和探测方式。入侵探测是探测由人发出的特定波长的红外辐射,也可看成是温度(热)探测。
    物体受热时,原子内部发生的复杂过程引起带电粒子的振动,致使能量转化为一定波长的电磁振荡辐射能,这就是热辐射。换句话说、自然界所有温度高于绝对零度的物质,都产生热辐射,并且这种辐射载有物质的特征信息(温度),这就是实现红外探测的客观基础。
    通常、物体向外辐射能量的同时也吸收外界的能量,用以下物理量来表示:
    辐射本领,物体向外单色辐射的能力,Mλ=dM/dλ。所谓单色是指特定的波长;物体的全部辐射能力是其在全波长范围的辐射本领的积分,M=∫Mλdλ,称为全辐射本领或总辐射。
    吸收本领,在波长间隔dλ内物体对(外来)辐射的吸收量与入射量之比,又称为物体在波长λ处的吸收率。
  显然、辐射本领和吸收本领都是波长和温度的函数。当二者相同时、物体处于平衡辐射状态,表现为它们具有恒定的温度。因此、温度是与物体辐射能量相关的参数,也决定了物体辐射的波长,是物质的一种特征。
  维恩位移定律描述了绝对温度为T的黑体最大辐射本领的波长,即其能发出最大辐射能的单位波长;λmT=2898μm.K。它表明:物体温度越高,λm越向短波长移动。人体(和其它动物)的红外辐射(波长在7~11μm附近、对应人的体温)就是人体区别于其它物体的特征。
    给出黑体辐射能量与波长的关系,由于任何物体的吸收能力都有低于黑体(黑体吸收率为1),所以其辐射能力也都低于黑体。因此、用黑体的辐射特性来描述上面的概念是最准确的,特别是作为计量、测量标准时。这个曲线非常重要,在探测技术的许多领域都会用到它。
    红外辐射在大气中传播时会产生衰减现象,主要是由于大气中各种气体对红外光的吸收(如水气、二氧化碳)和大气中悬浮微粒(如雨、雾、云、尘埃等微粒)对红外光造成的散射。大气中红外辐射的衰减是随着波长不同而变化的,在某些波段,红外辐射衰减较小,故称这些波长区为红外辐射的“大气窗口”。能通过大气的红外辐射基本上分为三个波段,1μm~2.5μm;3μm~5μm;8μm~14μm,这三个红外大气窗口为我们的应用提供了方便,如人体的红外辐射正好位于一个大气窗口。安防系统的主动红外和主动红外摄像技术也是工作在一个大气窗口。
    上面讲了人体的红外辐射是它的一个特征(波长),如何去检测这个辐射,识别这个特征,就涉及到另一个物理现象以及由此产生的器件。
    有些晶态电介质具有自发极化特性,而极化强度与电介质的温度有关。比如有些压电晶体(锆钛酸铝系、铌酸锂、钽酸锂系陶瓷)的自发极化强度就是随温度升高而下降。晶体在垂直极化轴的表面上束敷电荷的密度也随温度而改变。这就是热释电效应。这种晶体受到辐射时,温度升高,自发极化的强度减弱,晶体表面就会有自由电子释放出来(束敷电荷密度减少)。利用这个原理就可以实现红外(热)探测。
    热释电探测首先将吸收到的红外辐射转换为热能(导致晶体温度的升高),然后再将其转换为电能,因此、响应速度较慢,灵敏度低。但它经济、简单、可靠,应用非常广泛。显然这种红外探测方式不具有温度分辨的能力,是在一定温度范围(红外频谱)内,总的辐射能量的探测。因此、只能用于有体温的人与环境的分辨,不能用于发热病人与正常人的分辨。
   量子型红外探测器(光子探测)可以直接把红外辐射能转换为电能,具有响应速度快、灵敏度高的优点,也是一种红外探测手段。这种探测方式既有温度分辨能力,也有一定的空间分辨能力,主要用于红外成像,一般不为入侵探测器采用。但它在探测领域是极有潜力和价值的技术,是安防技术研究的重点。