關(guān)于熱釋電紅外傳感器的工作原理以及特性解析

人類社會的進(jìn)步離不開社會上各行各業(yè)的努力，各種各樣的電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代離不開我們的設(shè)計(jì)者的努力，其實(shí)很多人并不會去了解電子產(chǎn)品的組成，比如熱釋電紅外傳感器。

很多產(chǎn)品都可以通過紅外技術(shù)進(jìn)行控制，特別是在自動控制方面，比如自動節(jié)能燈。它利用人體發(fā)出的紅外線。當(dāng)人體進(jìn)入感應(yīng)范圍時(shí)，紅外傳感器檢測人體紅外光譜的變化，自動開啟輸出電路，開啟相應(yīng)的負(fù)載。一旦人離開，輸出自動關(guān)閉，達(dá)到節(jié)能效果。熱釋電紅外傳感器是一種可以檢測人或動物發(fā)出的紅外線并輸出電信號的傳感器?？勺鳛榭刂齐娐返妮斎攵?。

熱釋電紅外傳感器在結(jié)構(gòu)中引入了場效應(yīng)管，其目的是完成阻抗變換。由于熱電元件輸出的是電荷信號，不能直接使用，需要用電阻轉(zhuǎn)換成電壓形式。因此，引入的N溝道結(jié)型場效應(yīng)管應(yīng)接共漏型，以完成阻抗變換。熱釋電紅外傳感器由傳感元件、干涉濾光片和場效應(yīng)管匹配器三部分組成。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將高熱釋電材料制成一定厚度的薄片，并在其兩面鍍上金屬電極，然后通電使其極化，使熱釋電檢測元件成為制成。

主要采用熱電系數(shù)高的材料，如鋯鈦酸鉛陶瓷、鉭酸鋰、甘油三酯硫酸鈦等，制成尺寸為2*1mm的檢測元件。每個(gè)檢測器安裝一個(gè)或兩個(gè)檢測元件，將兩個(gè)檢測元件反極性串聯(lián)，以抑制自身溫度升高引起的干擾。檢測元件將檢測到的接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)換為微弱的電壓信號，由安裝在探頭中的場效應(yīng)管放大后向外輸出。為了提高探測器的探測靈敏度，增加探測距離，一般在探測器前安裝菲涅耳透鏡。鏡片由透明塑料制成。鏡片的上下部分被分成幾個(gè)相等的部分。它是一種帶有特殊光學(xué)系統(tǒng)的鏡頭，配合放大電路將信號放大70分貝以上。

人體輻射的紅外輻射中心波長為9~10--um，檢測元件的波長靈敏度在0.2~20--um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定。在傳感器的頂部打開了一個(gè)裝有濾光鏡的窗口。該濾光片可通過的光波長范圍為7~10--um，適用于人體紅外輻射的檢測，其他波長的紅外輻射被濾除。片材被吸收，從而形成專門用于檢測人體輻射的紅外傳感器。

熱釋電紅外傳感器原理

1.熱釋電紅外傳感器的原理特性

熱釋電紅外傳感器和熱電偶都是基于熱釋電效應(yīng)原理的熱釋電紅外傳感器。不同的是，熱釋電紅外傳感器的熱釋電系數(shù)遠(yuǎn)高于熱電偶。內(nèi)部熱釋電元件由高熱釋電系數(shù)的鈦酸鉛汞鐵陶瓷、鉭酸鋰、硫酸甘油三酯等濾光片窗口組成。其極化隨溫度變化，傳感器為了抑制自身溫度變化引起的干擾，在此過程中將兩個(gè)特性相同的熱電元件反向串聯(lián)或連接一個(gè)差分平衡電路，以便檢測物體發(fā)出的紅外能量的變化。將其轉(zhuǎn)換為電信號輸出。

在熱釋電紅外傳感器結(jié)構(gòu)中引入場效應(yīng)管的目的是完成阻抗變換。由于熱電元件輸出的是電荷信號，不能直接使用，需要通過電阻轉(zhuǎn)換成電壓形式。電阻阻抗高達(dá)104MΩ，因此引入的N溝道結(jié)型場效應(yīng)管應(yīng)接共漏形式，即源極跟隨器。完成阻抗變換。熱釋電紅外傳感器由傳感元件、干涉濾光片和場效應(yīng)管匹配器三部分組成。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將高熱釋電材料制成一定厚度的薄片，并在其兩面鍍上金屬電極，然后通電使其極化，使熱釋電檢測元件成為制成。由于施加到極化的電壓是極化的，極化的檢測器元件也具有正極性和負(fù)極性。

2.被動式熱釋電紅外傳感器的工作原理與特性

人體的體溫是恒定的，一般在37度左右，所以會發(fā)出特定波長在10um左右的紅外線。 被動紅外探頭通過探測人體發(fā)出的大約10um的紅外線來工作。人體發(fā)出的約10um的紅外線經(jīng)過 Fernier 濾光片增強(qiáng)后集中在紅外傳感器源上。紅外感應(yīng)源通常使用熱釋電元件。當(dāng)人體紅外輻射的溫度發(fā)生變化并釋放電荷時(shí)，該元素就會失去電荷平衡。后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后可產(chǎn)生報(bào)警信號。

本文只能帶領(lǐng)大家對熱釋電紅外傳感器有了初步的了解，對大家入門會有一定的幫助，同時(shí)需要不斷總結(jié)，這樣才能提高專業(yè)技能，也歡迎大家來討論文章的一些知識點(diǎn)。