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紅外傳感器的工作原理
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)域獲得了廣泛的應(yīng)用。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)紅外輻射的分布圖像;(4)紅外測距和通信系統(tǒng);(5)混合系統(tǒng),是指以上各類系統(tǒng)中的兩個或者多個的組合。
紅外傳感器根據(jù)探測機理可分成為:光子探測器(基于光電效應(yīng))和熱探測器(基于熱效應(yīng))。
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。
待測目標(biāo)的紅外輻射通過地球大氣層時,由于氣體分子和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。
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。
?。?/span>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)。
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。
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。
?。?/span>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,后輸送到控制設(shè)備或者顯示器中。
?。?/span>8)顯示設(shè)備。這是紅外設(shè)備的終端設(shè)備。常用的顯示器有示波器、顯像管、紅外感光材料、指示儀器和記錄儀等。
依照上面的流程,紅外系統(tǒng)就可以完成相應(yīng)的物理量的測量。紅外系統(tǒng)的核心是紅外探測器,按照探測的機理的不同,可以分為熱探測器和光子探測器兩大類。下面以熱探測器為例子來分析探測器的原理。
熱探測器是利用輻射熱效應(yīng),使探測元件接收到輻射能后引起溫度升高,進而使探測器中依賴于溫度的性能發(fā)生變化。檢測其中某一性能的變化,便可探測出輻射。多數(shù)情況下是通過熱電變化來探測輻射的。當(dāng)元件接收輻射,引起非電量的物理變化時,可以通過適當(dāng)?shù)淖儞Q后測量相應(yīng)的電量變化。
紅外傳感器已經(jīng)在現(xiàn)代化的生產(chǎn)實踐中發(fā)揮著它的巨大作用,隨著探測設(shè)備和其他部分的技術(shù)的提高,紅外傳感器能夠擁有更多的性能和更好的靈敏度。
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