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          分析熱釋電探測器的特點和原理

          發表時間:2021-04-22  |  點擊率:350
             熱釋電紅外探測器簡稱熱釋電探測器,是近十年來在熱探測領域得到重要發展的一種新型熱探測器。據報這種探測器可以廣泛地用于輻射溫度測量、紅外光譜測量等領域。
            分析熱釋電探測器的特點和原理:
            而在室溫下工作,不需制冷即能獲得很高的靈敏度,可與低溫下高靈敏度的測輻射熱計相媲美。
            輸出阻抗是純電容性的,直流阻抗高。
            體積小、重量輕、堅固。
            因此,熱釋電探測器是一種很理想的紅外輻射探測器,在熱探測領域中占有十分重要的位置。
            1. 測量原理
            紅外測溫儀的測溫原理是黑體輻射定律。,自然界中一切高于絕對零度的物體都在不停向外輻射能量,物體向外輻射能量的大小及其波長的分布與它的表面溫度有著十分密切的聯,物體的溫度越高,所發出的紅外輻射能力越強。黑體處于溫度 T 時,在波長為λ處的單色輻射出度由普朗克公式確定。
            熱釋電紅外傳感器由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成,元件兩個表面做成電極,當傳感器監測范圍內溫度有 T 的變化時,熱釋電效應會在兩個電極上產生電荷,即在兩電極之間產生微弱電壓 V。熱釋電探測器檢測到變化的溫度,經光電轉換后,變成一個交流電壓信號供信號處理電路進行處理??捎善绽士斯酵茖С鲚椛潴w溫度的公式:
            其中,T1 為測目標的溫度;T2 為環境溫度;ε1 為被測目標輻射率;ε2 為環境的輻射率;σ為斯忒藩 - 玻耳茲曼常數,且σ=5.6703&times;10-8W·m-2·K-4;K 為表示探測器的靈敏度,且有
            K=R·α·ε·σ1R
            其中,R 表示揮測器的靈敏度;ε為輻射體的輻射率,定標時一般取 1;α為與大氣衰減距離有關的常數。
            2. 測溫系統整體設計
            紅外測溫儀的系統主要由光學系統、光電轉換、信號處理、顯示輸出等部分組成。光學系統完成視場大小的確定,熱釋電探測器用將聚焦在探測器上的紅外能量轉換成電信號,經過放大、濾波后進行模/數轉換,并送至單片機進行信號處理,液晶顯示單元顯示出被測目標的溫度值。
            3. 信號處理電路設計
            當光信號經過熱釋電傳感器后,就變為交變的脈沖信號,熱釋電傳感器接收到的人體輻射信號很微弱,只有微伏或納微伏數量級,故需要放大后才能進行信號處理。
            本系統把信號的放大電路分為前置放大電路和后級放大電路進行處理。前置放大器必須是高增益和低噪聲的,高增益是用來把微弱信號放大到一定電平,以便進一步再作處理,低噪聲是為了保持盡可能高的信噪比。
            放大電路采用低失調精密運算放大芯片,其內部包括有兩個獨立的、高增益、內部頻率補償的雙運算放大器,適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用,也適用于雙電源工作模式。系統的信號放大電路。
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