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传感器作业.docx红外传感器应用及发展趋势
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红外传感器应用及发展趋势
摘要
任何物体只要其温度超过绝对零度就会产生红外辐射，同可见光一样，其辐 射能够进行折射和反射，这样便产生了红外技术，利用红外光探测器因其独有的 优越性而得到广泛的重视，在最近几十年中发展起来的形成一门新兴技术。它常 用于无接触温度测量、气体成分分析和无损探伤，在工农业生产、医学、遥感、 天文、地质、气象、以及科学研究领域早已广泛应用。在军事方面，它的应用更 为重要，特别在夜视、瞄准、预警、目标探测与武器制导方面，已成为现代战争 中不可或缺的技术。
关键字：红外、辐射、传感器、探测
正文
(-)红外辐射产生及性质
红外辐射是由于物体(固体、液体和气体)内部分子的转动及振动而产生的。 这类振动过程是物体受热而引起的，只有在绝对零度(-273. 16°C)时，一切物体 的分子才会停止运动。所以在常温下，所有的物体都是红外辐射的发射源。红外 线和所有的电磁波一样，具有反射、折射、散射、干涉及吸收等性质，但它的特 点是热效应非常大，红外线在真空中传播的速度c=3X 108m / s,而在介质中传 播时，由于介质的吸收和散射作用使它产生衰减。红外线的衰减遵循如下规律 I=I0*e'(-kx)o式中，I为通过厚度为x的介质后的通量；10为射到介质时的通 量；e为自然对数的底；K为与介质性质有关的常数。
我们已经知道可见光、不可见光、红外光及无线电等都是电磁波，它们之间 的差别只是波长(或频率)的不同而已。下面是将各种不同的电磁波按照波长(或 频率)排成如图1所示的波谱图，称之为电磁波谱。
线
外
红
线
射
X
近红夕卜中红夕I
远红外
扱远红外
12
15
18
21
um
从图中可以看出，红外线属于不可见光波的范畴，它的波长一般在0. 76— 600 um之间(称为红外区)。而红外区通常又可分为近红外(0. 73〜1. 5 u m)、中 红外(1. 5 — 10 u m)和远红外(10 u m以上)，在300 u m以上的区域又称为"亚毫 米波"。
辐射出射度：单位时间内离开辐射源表面一点处的面单元上的辐射能量除以 该单元面积，称为该点的辐射出射度，即辐射出射度的单位为瓦/米(W/m2) o如 果一个光源表面上的一个发光面积A在各个方向(在半个空间内)的辐射通量为 ①e,则该发光面对辐射出射度为Me =①e / A。
辐射功率：单位时间内发射(传输或接受)的辐射能。单位为(焦耳/秒)。辐 射功率P的定义表示为"吋羽号
红外辐射基本规律
金属对红外辐射衰减非常大，一般金属基本不能透过红外线。
气体对红外辐射也有不同程度的吸收。
介质不均匀、晶体材料的不纯洁、有杂质或悬浮小颗粒等都会引起对红 外辐射的散射。
实践证明，温度越低的物体辐射的红外线波长越长。由此在应用中根据 需要有选择的接受某一定范围的波长，就可以达到测量的目的。
(二)红外传感器的分类及工作原理
按照工作原理分：将红外线一部分变换成热，藉热取出电阻值变化和电动势 等输出信号之热型；利用半导体迁徙现象吸收能量差之光电效果及利用因PN接 合之光电动势效果的量子型。
热释电效应：若某些强介电质物质的表面发生变化，随着温度的上升或下降, 在这些