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什么是红外探测器

2021-03-28 23:00:43

红外热成像技术将不可见的红外热辐射转换成相应的电信号,经过放大和图像处理,形成可供肉眼观察的红外热图像。

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红外探测器是整个红外热成像系统的核心,是探测、识别和分析目标物体红外特征信息的关键,红外探测器的性能高低直接决定了红外热成像的质量。从不同的角度出发,红外探测器有多种不同的分类方法:


按红外探测器的工作原理


主要分为热探测器和光子型探测器。热探测器包括热释电、热电堆、微测辐射热计等探测器。光子型探测器包括光导型、光伏型、量子阱、超晶格等不同光子效应的探测器。下面详细介绍热探测器:


热探测器在接受红外辐射后,温度升高而产生电信号。探测率通常比光子探测器低,响应时间较长,一般为毫秒级。由于是加热过程,热探测器对入射辐射的各种波长基本上都有相同的响应率,即它的光谱曲线是平坦的,有时也称这类探测器为“无选择性红外探测器”。热探测器可分为:


  • 热电偶热电堆  (耳式体温计、放射温度计、电烤炉、食品温度检测);

  • 热释电  (人体感应);

  • 微测辐射热计(面阵规格可以做到很大、灵敏度会更高);


测辐射热计的工作原理为:目标发出含有自身温度信息的红外线辐射,辐射能量被测辐射热计吸收后转换为热能并引起热敏感电阻区域的温度升高,其电阻值发生相应变化,施加偏置电流就可以从电阻的改变得到电压的改变,从而实现光电转换。


作为感知红外辐射与输出信号之间的桥梁,敏感电阻是室温红外探测器的核心部件。利用薄膜电阻的热电特性来测量红外辐射是目前的主要方法之一。因此研究温度灵敏度高、制备方法与常规IC工艺兼容的热敏感薄膜电阻材料是实现低成本高性能的室温红外探测器的关键。室温红外探测器的敏感材料和敏感元器件应用最为广泛的是氧化钒(Vox)薄膜电阻,非晶硅(a-Si)薄膜电阻。


按照红外探测器响应波长


可以分为短波红外探测器(1-3m)、中波红外探测器(3-5um)、以及长波红外探测器(8-14um),以上三个波段又称为红外的三个大气窗口。


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海平面上2公里路程的大气透过率曲线


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中波和长波的对比


按照结构


可以分为单元探测器、线列探测器、焦平面探测器。单元探测器、线列探测器如果用于成像则必须配备光机扫描机制,而焦平面探测器可以实现凝视成像。


按照工作温度


可以分为制冷型探测器和非制冷型探测器。一般的光子型探测器都需要工作在低温,因此都是制冷型。而热探测器一般工作在室温范围,降低工作温度对其性能改进不明显。


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