制冷红外探测器原理

.

. 红外探测器原理及技术

1. 红外探测器特性参数

1.1红外探测器分类

红外探测器是一种辐射能转换器，主要用于将接收到的红外辐射能转换为便于测量或观察的电能、热能等其他形式的能量。根据能量转换方式，红外探测器可分为热探测器和光子探测器两大类。

热探测器的工作机理是基于入射辐射的热效应引起探测器某一电特性的变化，而光子探测器是基于入射光子流与探测材料相互作用产生的光电效应，具体表现为探测器响应元自由载流子（即电子和/或空穴）数目的变化。由于这种变化是由入射光子数的变化引起的，光子探测器的响应正比于吸收的光子数。而热探测器的响应正比于所吸收的能量。

热探测器的换能过程包括：热阻效应、热伏效应、热气动效应和热释电效应。光子探测器的换能过程包括：光生伏特效应、光电导效应、光电磁效应和光发射效应。

各种光子探测器、热探测器的作用机理虽然各有不同，但其基本特性都可用等效噪声功率或探测率、响应率、光谱响应、响应时间等参数描述。

1.2等效噪声功率和探测率

我们将探测器输出信号等于探测器噪声时，入射到探测器上的辐射功率定义为等效噪声功率，单位为瓦。由于信噪比为1时功率测量不太方便，可以在高信号电平下测量，再根据下式计算：

//d s n s n

HA P NEP V V V

红外探测器

一、简介

红外探测器(Infrared Detector)是能把接收到的红外辐射能转换成一种便于计量的物理量的器件,将入射的红外辐射信号转变成电信号输出的器件。

红外辐射是波长介于可见光与微波之间的电磁波，人眼察觉不到。要察觉这种辐射的存在并测量其强弱，必须把它转变成可以察觉和测量的其他物理量。一般说来，红外辐射照射物体所引起的任何效应，只要效果可以测量而且足够灵敏，均可用来度量红外辐射的强弱。现代红外探测器所利用的主要是红外热效应和光电效应。这些效应的输出

大都是电量，或者可用适当的方法转变成电量。

二、发展历史

1800年，F.W.赫歇耳在太阳光谱中发现了红外辐射的存在。当时，他使用的是水银温度计，即最原始的热敏型红外探测器。

1830年，L.诺比利利用当时新发现的温差电效应(也称塞贝克效应)， 制成了一种以半金属铋和锑为温差电偶的热敏型探测器。称作温差电型红外探测器(也称真空温差电偶)。其后，又从单个温差电偶发展成多个电偶串联的温差电堆。

1880年，S.P.兰利利用金属细丝的电阻随温度变化的特性制成另一种热敏型红外探测器,称为测辐射热计。1947年,M.J.E.高莱发明一种利用气体热膨胀制成的气动型红外探测器（又称高莱管）

红 外 探 测 器 1．量子效率

在某一特定波长上，每秒钟产生的光电子数与入射光子数之比。对理想的探测器，入射一个光子发射一个电子，?(?)?1。当然实际上不是所有的光子都可以被吸收，因此?(?)?1。

探测器对波长为?处的量子效率可以表示为：

?(?)?IS/e P/hv?34?10 其中h?6.6260755J.S，是普朗克常数，e是元电荷。

2. 响应率

输出信号电压S与输入红外辐射功率P之比即：

R?S(V/W)或（A/W）P

3. 响应波长范围

单色响应率与波长的关系，称为光谱响应曲线或响应光谱。热敏型红外探测器的响应率与波长无关。光电型红外探测器有峰值波长通常取响应率下降到

?p和长波限?c。

?p一半所在的波长为?c。光电探测器只有在小于?c范围

有响应，因此称为选择性红外探测器。

对于光子探测器，仅当入射光子的能量大于某一极小值光电效应。就是说，探测器仅对波长小于?c，或者频率大于

时才能产生 的光子才有响

应。因此，光子探测器的响应随波长线性上升，然后到某一截止波长?c突然下降为零。

而热型探测器响应波长无选择性，对可见光到远红外的各种波长

被动红外探测器

迪信公司生产的被动红外探测器有多种型号，不同型号的探测器有不同的技术指标和安装方式等。本节将选择两种被动红外探测器加以具体介绍以供参考，其他型号的被动红外探测器将列表示出。

10.1.1 DS940/DS940T被动红外探测器

1．概述

DS940是一个探测性能很强的被动红外动态探测器。它使用了先进的信号处理技术，提供了高超的探测和防误报性能。有人通过探测区域时，探测器将会探测区域内人体的活动。探测到动态后，探测器则会向控制主机发送一报警信号。

2．规格

²输入电源：9V~15VDC，标准待机电流为17mADC。

²待机电源：无内部待机电池。 ²继电器：A式常闭开关接点间最大额定值为125mA，28VDC，在电阻负载时，最大为18VAC。 ²防拆装置：DS940T常闭（带外壳）。接点间的额定值为28VDC，最大电流为125毫安。防拆回路连接一24小时保护电路。

²工作温度：-29℃~+49℃。U.L.认可的安装条件下，工作温度为0℃~+49℃。 ²湿度：0~85%（非凝固） ²尺寸：7.6cm³5.7cm³3.8cm

²可选装置：B335旋转安

火焰探测器的原理

火焰探测器：物质燃烧时，在产生烟雾和放出热量的同时，也产生可见或不可

见的光辐射。火焰探测器又称感光式火灾探测器，它是用于响应火灾的光特性。即扩散火焰燃烧的光照强度和火焰的闪烁频率的一种火灾探测器。根据火焰的光特性，目前使用的火焰探测器有两种：一种是对波长较短的光辐射敏感的紫外探测器，另一种是对波长较长的光辐射敏感的红外探测器。

紫外火焰探测器是敏感高强度火焰发射紫外光谱的一种探测器，它使用一种固态物质作为敏感元件，如碳化硅或硝酸铝，也可使用一种充气管作为敏感元件。 红外光探测器基本上包括一个过滤装置和透镜系统，用来筛除不需要的波长，而将收进来的光能聚集在对红外光敏感的光电管或光敏电阻上。

火焰探测器宜安装在有瞬间产生爆炸的场所。如石油、炸药等化工制造的生产存放场所等。 火焰探测的基本原理

火焰的辐射是具有离散光谱的气体辐射和伴有连续光谱的固体辐射，其波长在0.1-10μm或更宽的范围，为了避免其他信号的干扰，常利用波长<300nm的紫外线，或者火焰中特有的波长在4.4μm附近的CO2辐射光谱作为探测信号。紫外线传感器只对185~260nm狭窄范围内的紫外线进行响应,而对其它频谱范围的光线不敏感,利用它可以对火焰中的紫外线进行检测。到达大气层下地面的太阳光和非透紫材料作为玻壳的电光源发出的光波长均大于300nm，故火焰探测的220m-280nm中紫外波段属太阳光谱盲区（日盲区）。紫外火焰探测技术，使系统避开了最强大的自然光源一太阳造成的复杂背景，使得在系统中信息处理的负担大为减轻。所以可靠性较高，加之它是光子检测手段，因而信噪比高，具有极微弱信号检测能力，除此之外，它还具有反应时间极快的特点。与红外探测器相比，紫外探测器更为可靠，且具有高灵敏度、高输出、高响应速度和应用线路简单等特点。因而充气紫外光电管正日益广泛地应用于燃烧监控、火灾自报警、放电检测、紫外线检测、及紫外线光电控制装置中。但对于传统的紫外光电管器件，由于结构设计和制备工艺的限制，其噪声和灵敏度是一个互相矛盾的参数。一般而言，需将灵敏度控制在一个合适的水平，

过高的灵敏度对器件的低噪声指标是十分困难的，因为灵敏度和噪声信号都是由光敏管发出，传统的检测器会将两种信号同时放大。所以其灵敏度比较差,检测距离小,不能抗雷电的干扰,存

红外探测器的工作原理与应用研究

一、 设计（论文）内容： 红外探测器是将入射的红外辐射信号转变成电信号输出的器件。现代红外探测器所利用的主要是红外热效应和光电效应。这些效应的输出大都是电量，或者可用适当的方法转变成电量。红外辐射是波长介于可见光与微波之间的电磁波，人眼察觉不到。 二、 设计（论文）的主要技术指标： 1.介绍什么是红外探测器，以及红外探测器的特点。 2.分析红外探测器的工作原理。 3.论述红外探测器的应用。 4.分析说明红外探测器的发展前景。 三、具体要求： 1. 查阅资料，做好读书笔记，复习所学的有关光电的知识。 2. 规划课题，初步确定课题要说明的内容。 3. 完成开题报告及任务书。 4. 根据确定的课题，结合资料，拟定提纲。 5. 完成论文初稿，提交指导老师。 6. 根据指导老师的反馈意见，修改论文初稿。 7. 完成终稿。 四、主要参考文献的范围： 1.张秉华 张守辉 ：《光电成像跟踪系统》，电子科技大学出版社，（2003.4） 2.徐文娟：《光电技术》，浙江大学出版社，（2005.3） 3.白延柱：《光电成像原理与技术》，北京理工大学出版社，（2006.1） 4.张敬贤等：《微光与红外成像技术》，北京理工大学出版

光电探测器

作者：小白你可以的

摘要

本文研究了近期崛起的高科技新秀：光电探测器。本文从光电探测器的分类、原理、主要参数、典型产品与应用、前景市场等方面简单介绍了光电探测器，使大家对光电探测器有一个初步的理解。了解光电探测材料的原理不仅有利于选择正确适宜的光电探测材料，而且对研发新的光电探测器有所帮助

一、 简单介绍引入

光电探测器是指一类当有辐射照射在表面时，性质会发生各种变化的材料。光电探测器能把辐射信号转换为电信号。辐射信号所携带的信息有：光强分布、温度分布、光谱能量分布、辐射通量等，其进过电子线路处理后可供分析、记录、储存和显示，从而进行探测。 光电探测器的发展历史：

1826年，热电偶探测器→1880，金属薄膜测辐射计→1946，热敏电阻→20世纪50年代，热释电探测器→20世纪60年代，三元合金光探测器→20世纪70年代，光子牵引探测器→20世纪80年代，量子阱探测器→近年来，阵列光电探测器、电荷耦合器件（CCD）

这个被誉为“现代火眼金睛”的光电探测材料无论在经济、生活还是军事方面，都有着不可或缺的作用。

二、 光电探测材料的分类。

由于器件对辐射响应的方式不一样，以此可将光电探测器分为两大类，分别是光子探测器和热探测器。

火灾探测与工程

火灾探测与控制工程

中国科学技术大学 火灾科学国家重点实验室 2005.7.28

火灾探测与工程

第二章 火灾探测器及其应用注意参考赵英然书P166

火灾探测与工程

主要内容 2.1火灾探测器分类 2.2感烟探测器 2.3感温探测器 2.4火焰探测器 2.5气体传感器 2.6探测器的性能指标及工程应用 (参考陈南书P24)3

火灾探测与工程

2.1 火灾探测器分类

火灾探测与工程

火灾探测器分类 火灾探测器的工作实质是将火灾中出现的质量 流(可燃气体、燃烧气体、烟颗粒、气溶胶) 和能量流(火焰光、燃烧音)等物理现象的特 征信号，利用传感元件进行响应，并将其转换 为另一种易于处理的物理量； 根据对火灾不同的响应信号特征，可以将这些 火灾探测器分为：气敏型、感温型、感烟型、 感光型和感声型五大类型； 根据保护面积和范围分为点型和线型两类； 根据智能程度分为开关量,模拟量(类比式)和智 能化探测器.5

火灾探测与工程

火灾探测器分类

火灾探测与工程

火灾探测器分类离子感烟 双源式离子感烟火灾探测器 火灾探测器 单源式离子感烟火灾探测器 感烟 式火 灾探 测器 点型 光电感烟 减光式光电感烟火灾探测器 火灾探测器 散射式光电

金属物体探测定位器

摘要

金属物体探测定位器主要是通过LDC1000电感传感器辨识金属物体，结合小车的运动算法，实现探测器在限定范围内探测定位金属目标的功能。该系统采用TI公司LDC1000电感/数字转换器评估板（AY-LDC1000）作为金属物体探头，重点在于LDC1000的应用和调试，包括对自绕线圈滤波电容的计算、寄存器RP-MIN和RP-MAX的设置等。通过MSP430G2553单片机读取探头对金属边线的检测信号，结合电机控制小车的运动方向，实现了探测器以任意位置、方向进入探测区域，以及在探测区域内的自主移动和遍历。

该探测器目前以能在规定区域内探测定位一角硬币、一元硬币和自制铁丝圆环，并能声光报警，指针定位。

关键词：金属探测；金属定位；MSP430G2553；LDC1000

1 引 言

该金属物体探测定位器是利用世界首款电感/数字传感器设计而成。不同于以往模拟量电感传感器，该传感器可以通过SPI接口方便的连接到单片机。只需要外界一个线圈就可以实现非接触电感检测，硬件设计比较方便。电感检测主要是依据电磁感应原理。在传感器前端设备线圈中加上一个交变电流，线圈周围就会产生交变电磁场，这时如果有金属进入这个电磁场就会感应到。该金属检测定

金属探测器 摘 要

金属探测器是专门用来探测金属的仪器。广泛应用于工业生产、安检、娱乐等领域。这里我们设计的是一个基于单片机的手持金属探测器。它可以检测到人随身携带的金属物品，如小刀、钢笔甚至可以检测到香烟盒(内部有铝薄膜)。可随身携带，使用方便。

金属探测是根据电磁感应原理制成的，将一金属置于变化的磁场当中时，根据电磁感应原理就会在金属内部产生涡流，涡流产生的磁场反过来又影响原磁场，这种变化可以转换为电压幅值的变化，供相关电路进行检测。它也可以表现为振荡电路频率的变化，用检测频率的办法进行检测，这里使用的是后者，振荡部分由电容三点式振荡电路组成，产生的正弦波进行放大和脉冲转换电路，再送入单片机，由单片机探测它频率的变化。当遇见金属时由于电磁感应原理原先建立起来的振荡将受到影响，频率将发生变化，单片机探测到这种变化后进行报警。

本次金属探测器的设计还给它添加了接口可以和外围的系统进行通讯，这里实现了与液晶显示，键盘和AT89S52组成的外围数据处理与显示模块的通信，对前端探测到的数据进行再处理和分析，并将结果显示在液晶屏幕上，并可以通过键盘对前端的探测进度进行设置。

关键字：金属探测；电磁感应原理；单片机；涡流；振荡电路

- 1 -

ABSTR