光电检测技术第三章PPT讲稿.ppt

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1、光电检测技术第三章第1页，共22页，编辑于2022年，星期四第三章：热电检测器件 第一节 热电检测器件的基本原理 一、热电检测器件的共性 二、热电检测器件的最小可探测功率 第二节 热电偶与热电堆 一、热电偶的构造及工作原理 二、热电偶的参数 三、热电堆 四、使用注意事项 第2页，共22页，编辑于2022年，星期四 第三节 热敏电阻 一、热敏电阻的结构及原理 二、热敏电阻的参数 第四节 热释电探测器件 一、热释电探测器的发展及优点 二、热释电探测器的工作原理 三、热释电探测器的类型 四、热释电探测器的噪声及对前置放大的要求第3页，共22页，编辑于2022年，星期四热电检测器件 热电检测器件：基于

2、光辐射与物质相互作用的热效应而制成的器件。热电检测器件的特点常用热电检测器件：热电偶-温度变化转换为电势变化热敏电阻-温度变化转换为电阻值的变化热释电探测器-热释电效应制成的，在薄片温度的升降过程中才有输出信号。第4页，共22页，编辑于2022年，星期四热电检测器件第一节：热电检测器件的基本原理 热电检测器件是将辐射能转换为热能，然后把热能转换为电能的器件，输出信号的形成过程包括两个阶段：1、将辐射能转换为热能2、把热能转换为电能第5页，共22页，编辑于2022年，星期四热电检测器件第二节：热电偶探测器一、工作原理 利用物质温差产生电势的效应探测入射辐射的。1、温差热电偶的材料2、测量辐射能的

3、辐射热电偶3、半导体辐射热电偶第6页，共22页，编辑于2022年，星期四热电检测器件二、热电偶的基本特性参数1、响应率（灵敏度）2、响应时间3、最小可探测功率三、热电堆1、把热电偶串接或并接起来组成，可减小响应时间，提高灵敏度。2、应用第7页，共22页，编辑于2022年，星期四热电检测器件2、应用温度探测器件各种温差的热电堆探测器半导体热电堆发电技术热电堆远红外探测仪第8页，共22页，编辑于2022年，星期四热电检测器件第二节：热敏电阻一、热敏电阻及其特点 吸收入射辐射后引起温升而使电阻值改变，导致负载电阻两端电压的变化，并给出信号的器件。温度系数大结构简单，体积小电阻率高，热惯性小阻值与温度

4、的变化关系呈非线性稳定性和互换性较差第9页，共22页，编辑于2022年，星期四热电检测器件二、原理及结构第10页，共22页，编辑于2022年，星期四热电检测器件三、主要参数1、温度特性 温度系数 标称阻值第11页，共22页，编辑于2022年，星期四热电检测器件2、伏安特性3、冷阻、热阻4、响应率及增加响应率的措施5、最小可探测功率 受其噪声的影响第12页，共22页，编辑于2022年，星期四热电检测器件第四节：热释电探测器件一、热释电探测器的发展及优点1、几对矛盾2、优缺点二、工作原理1、热释电效应电介质的极化 一般电介质 铁电体第13页，共22页，编辑于2022年，星期四热电检测器件2、电极类

5、型面电极、边电极第14页，共22页，编辑于2022年，星期四热电检测器件3、结构 热释电外形及其内部结构如图所示。实用的热释电由敏感元件、场效应管、高阻电阻、滤光片等组成，井向壳内充入氮气封装起来。敏感元件用红外热释电材料制成很小的薄片，再在薄片两面镀上电极。热释电材料以压电陶瓷和陶瓷氧化物最多，钽酸锂，硫酸三甘肽及钛锆酸铅制成的热释电目前用得较多。近年来开发的具有热释电性能的高分子薄膜聚偏二氟乙烯，也已用于红外成像器件和火灾报警器。第15页，共22页，编辑于2022年，星期四热电检测器件第16页，共22页，编辑于2022年，星期四热电检测器件三、应用 热释电探测器不仅保持了热探测器的共同优点

6、，即室温宽波段工作，而且在很宽的频率和温度范围内具有较高的探测率，能承受较大的辐射功率并具有较小的时间常数等待点，因此得到了广泛应用。热释电信息转换器件用途广泛，主要用于防盗报警和安全报警装置(防止人们误入危险区)、自动门、自动照明装置、火灾报警等一些自动控制系统中。第17页，共22页，编辑于2022年，星期四热电检测器件 例如，利用热释电探测器探测目标本身的热辐射强度，就可得到室温物体本身的热辐射图像，这就是通常所说的热成像。这种热成像系统不易被干扰，是对目标与背景的温度差进行探测，因此，容易发现隐蔽物体并能在有烟和雾的条件下工作。用热释电靶代替光电导靶的热释电摄像器件，既可在红外波段工作又

7、无需机械扫描装置，并兼有空温工作的优点。利用这种器件制成的热释电摄像机可用于空中与地面侦察、入侵报警、战地观察、火情观测、医用热成像、环境污染监视以及其它领域。第18页，共22页，编辑于2022年，星期四热电检测器件 在空间技术中，热释电探测器主要用来测量温度分布和湿度分布，或用于搜集地球辐射的有关数据。地球大气系统的热辐射和大气组分的光谱吸收供主要位于3-25范围内，而且用于测量这些辐射的仪器工作频率又不十分高，因此使用热释电探测器是合适的。第19页，共22页，编辑于2022年，星期四热电检测器件 在热探测器中最受重视的是热释电探测器。它除又有一般热探测器的优点外，还具有探测率高、时间常数小

8、的特点。使用这种器件应特别注意以下三点：热释电探测器对恒定光辐射无响应，是一种交流器件；由于热择电材料属压电晶体，机械振动会引起振动噪声；热释电探测器的输出阻抗高，在使用时必须接以高阻抗负载和高输入阻抗的放大器。第20页，共22页，编辑于2022年，星期四热电检测器件总结热电探测器件：光谱相应范围宽、灵敏度高，响应慢温差电堆：灵敏度高，机械强度差，功耗小热敏电阻：响应度高、机械强度差，易碎，要有很高的输入阻抗，流过它的偏置电流不能太大热释电器件，探测率高，时间常数小，较理想的器件，但只能在低于居里温度的范围内使用第21页，共22页，编辑于2022年，星期四再再 见！见！第22页，共22页，编辑于2022年，星期四