光電檢測技術第三章

光電檢測技術第三章第1頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月第三章：熱電檢測器件第一節(jié)熱電檢測器件的基本原理一、熱電檢測器件的共性二、熱電檢測器件的最小可探測功率第二節(jié)熱電偶與熱電堆一、熱電偶的構造及工作原理二、熱電偶的參數(shù)三、熱電堆四、使用注意事項第2頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)熱敏電阻一、熱敏電阻的結構及原理二、熱敏電阻的參數(shù)第四節(jié)熱釋電探測器件一、熱釋電探測器的發(fā)展及優(yōu)點二、熱釋電探測器的工作原理三、熱釋電探測器的類型四、熱釋電探測器的噪聲及對前置放大的要求第3頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月熱電檢測器件熱電檢測器件：基于光輻射與物質(zhì)相互作用的熱效應而制成的器件。熱電檢測器件的特點常用熱電檢測器件：熱電偶-溫度變化轉換為電勢變化熱敏電阻-溫度變化轉換為電阻值的變化熱釋電探測器-熱釋電效應制成的，在薄片溫度的升降過程中才有輸出信號。第4頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月熱電檢測器件第一節(jié)：熱電檢測器件的基本原理熱電檢測器件是將輻射能轉換為熱能，然后把熱能轉換為電能的器件，輸出信號的形成過程包括兩個階段：1、將輻射能轉換為熱能2、把熱能轉換為電能第5頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月熱電檢測器件第二節(jié)：熱電偶探測器一、工作原理利用物質(zhì)溫差產(chǎn)生電勢的效應探測入射輻射的。1、溫差熱電偶的材料2、測量輻射能的輻射熱電偶3、半導體輻射熱電偶第6頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月熱電檢測器件二、熱電偶的基本特性參數(shù)1、響應率（靈敏度）2、響應時間3、最小可探測功率三、熱電堆1、把熱電偶串接或并接起來組成，可減小響應時間，提高靈敏度。2、應用第7頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月熱電檢測器件2、應用①溫度探測器件②各種溫差的熱電堆探測器③半導體熱電堆發(fā)電技術④熱電堆遠紅外探測儀第8頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月熱電檢測器件第二節(jié)：熱敏電阻一、熱敏電阻及其特點吸收入射輻射后引起溫升而使電阻值改變，導致負載電阻兩端電壓的變化，并給出信號的器件。①溫度系數(shù)大②結構簡單，體積?、垭娮杪矢?，熱慣性小④阻值與溫度的變化關系呈非線性⑤穩(wěn)定性和互換性較差第9頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月熱電檢測器件二、原理及結構第10頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月熱電檢測器件三、主要參數(shù)1、溫度特性溫度系數(shù)標稱阻值第11頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月熱電檢測器件2、伏安特性3、冷阻、熱阻4、響應率及增加響應率的措施5、最小可探測功率受其噪聲的影響第12頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月熱電檢測器件第四節(jié)：熱釋電探測器件一、熱釋電探測器的發(fā)展及優(yōu)點1、幾對矛盾2、優(yōu)缺點二、工作原理1、熱釋電效應電介質(zhì)的極化一般電介質(zhì)鐵電體第13頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月熱電檢測器件2、電極類型面電極、邊電極第14頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月熱電檢測器件3、結構熱釋電外形及其內(nèi)部結構如圖所示。實用的熱釋電由敏感元件、場效應管、高阻電阻、濾光片等組成，井向殼內(nèi)充入氮氣封裝起來。敏感元件用紅外熱釋電材料制成很小的薄片，再在薄片兩面鍍上電極。熱釋電材料以壓電陶瓷和陶瓷氧化物最多，鉭酸鋰，硫酸三甘肽及鈦鋯酸鉛制成的熱釋電目前用得較多。近年來開發(fā)的具有熱釋電性能的高分子薄膜聚偏二氟乙烯，也已用于紅外成像器件和火災報警器。第15頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月熱電檢測器件第16頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月熱電檢測器件三、應用

熱釋電探測器不僅保持了熱探測器的共同優(yōu)點，即室溫寬波段工作，而且在很寬的頻率和溫度范圍內(nèi)具有較高的探測率，能承受較大的輻射功率并具有較小的時間常數(shù)等待點，因此得到了廣泛應用。熱釋電信息轉換器件用途廣泛，主要用于防盜報警和安全報警裝置(防止人們誤入危險區(qū))、自動門、自動照明裝置、火災報警等一些自動控制系統(tǒng)中。

第17頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月熱電檢測器件

例如，利用熱釋電探測器探測目標本身的熱輻射強度，就可得到室溫物體本身的熱輻射圖像，這就是通常所說的熱成像。這種熱成像系統(tǒng)不易被干擾，是對目標與背景的溫度差進行探測，因此，容易發(fā)現(xiàn)隱蔽物體并能在有煙和霧的條件下工作。用熱釋電靶代替光電導靶的熱釋電攝像器件，既可在紅外波段工作又無需機械掃描裝置，并兼有空溫工作的優(yōu)點。利用這種器件制成的熱釋電攝像機可用于空中與地面?zhèn)刹?、入侵報警、?zhàn)地觀察、火情觀測、醫(yī)用熱成像、環(huán)境污染監(jiān)視以及其它領域。第18頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月熱電檢測器件在空間技術中，熱釋電探測器主要用來測量溫度分布和濕度分布，或用于搜集地球輻射的有關數(shù)據(jù)。地球大氣系統(tǒng)的熱輻射和大氣組分的光譜吸收供主要位于3-25μ范圍內(nèi)，而且用于測量這些輻射的儀器工作頻率又不十分高，因此使用熱釋電探測器是合適的。第19頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月熱電檢測器件在熱探測器中最受重視的是熱釋電探測器。它除又有一般熱探測器的優(yōu)點外，還具有探測率高、時間常數(shù)小的特點。使用這種器件應特別注意以下三點：①熱釋電探測器對恒定光輻射無響應，是一種交流器件；②由于熱擇電材料屬壓電晶體，機械振動會引起振動噪聲；③熱釋電探測器的輸出阻抗高，在使用時必須接以高阻抗負載和高輸入阻抗的放大器。第20頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月熱電檢測器件總結熱電探測器件：光譜相應范圍寬、靈敏度高，響應慢溫差電堆：靈敏度高，機械強度差，功耗小熱敏電阻：