紅外傳感器研究綜述【文獻綜述】

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1、畢業(yè)論文文獻綜述電氣工程及自動化紅外傳感器研究綜述摘要：文章對紅外傳感器做了較為全面的介紹。概括了紅外傳感器的定義，工作原理，以及各紅外傳感器的分類。然后介紹了其在各領(lǐng)域的應(yīng)用及未來的發(fā)展。最后對各種紅外傳感器進行歸納、對比。關(guān)鍵詞：紅外傳感器；光子探測器；熱探測器1.引言紅外線傳感器是將紅外輻射能轉(zhuǎn)換成電能的一種光敏元件[1],其技術(shù)現(xiàn)已在現(xiàn)代科技、國防[2]和工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。通常我們可以按照其探測機理將紅外線傳感器分為光子探測器（基于光電效應(yīng)）和熱探測器（基于熱效應(yīng)）兩種[3]。2.紅外傳感器的原理2.1紅外線

2、概述紅外線是太陽光中眾多不可見光中的一種，存在于太陽光譜紅光的外側(cè)。實質(zhì)上它是一種電磁波，也被稱為紅外輻射。太陽光譜上的紅外線波長大于可見光線，波長為0.75~1000um。紅外線又可以分為三個部分，分別為近紅外線（0.75um~1.5um）、中紅外線（1.5um~6.0um）、遠紅外線（6.0um~1000um）[4]。由于紅外線是介于可見光和微波之間的一種電磁波，因此具有以上兩種波的某些特性。比如在近紅外區(qū)，于可見光相鄰。他就具有可見光的某些特性：直線傳播、反射、折射、散射、衍射、可被某些物體吸收以及可以通過透鏡將其聚焦等。

3、在遠紅外區(qū)，于近微波區(qū)相鄰。他就具有微波的某些特性：較強的穿透能力和能貫穿某些不透明物質(zhì)等。同時只要物體的溫度高于絕對溫度（-273℃）時，就會散發(fā)紅外輻射。溫度越高，輻射越強[5]。從上述的分析可知，紅外是一種非常豐富的波普資源，被廣泛的利用在生產(chǎn)、生活、軍事、醫(yī)療等多方面。2.2紅外傳感器概述紅外線傳感器是將紅外輻射能轉(zhuǎn)換成電能的一種光敏元件。一般由光學(xué)系統(tǒng)、探測器、信號調(diào)理電路等系統(tǒng)組成[4]。一般情況下傳感器擁有一個能夠模仿自然界中物體發(fā)射紅外線的器件，和一個能夠接受紅外線并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕钠骷5]。通常我們可以按照

4、其探測機理將紅外線傳感器分為光子探測器（基于光電效應(yīng)）和熱探測器（基于熱效應(yīng)）兩種[3]。42.3光子探測器光電器是光電傳感器的重要組成部分，對傳感器的影響很大[6]。當(dāng)光照射在某些物質(zhì)上，使該物質(zhì)吸收光能后其電子的能量和電特性發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。而光電器就是利用光電效應(yīng)制成的光電傳感器[7]。他具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點，因此在工業(yè)裝置和機器人中獲得了廣泛的應(yīng)用[8]。根據(jù)物理現(xiàn)象的不同，通常可以將光電效應(yīng)分為外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)兩種[9]。2.3.1外光電效應(yīng)概念：在光的照射下，電子逸出物體表面而產(chǎn)生光

5、電子發(fā)射的現(xiàn)象[10]。分類：基于外光電的工作原理，可以將光電器分為光電管和光電倍增管[10]。光電管（圖8-3[6]）1、光電管的陰極收到光照后發(fā)射光電子，這些光電子被具有一定電位的陽極吸引，在光電管中形成空間電子流[6]。2、在外光電管的外電路加入電阻，則可以產(chǎn)生一個電壓降，且這個電壓降隨光線的強弱變換而變換。3、為提高光電變換的靈敏度，可以在玻璃鋼中加入惰性氣體。光電倍增管（圖8-6[8]）1、其玻璃管內(nèi)不僅有光電陰極和光電陽極，還有若干個光電倍增極。光電倍增極涂有一種特殊的材料，能釋放更多的電子當(dāng)被電子轟擊時。2、光電倍

6、增極的位置正好為前一個倍增極電子被反射的位置。如此遞進，使加速電壓得到成倍的增長[11]。2.3.2內(nèi)光電效應(yīng)概念：在光的照射下，物質(zhì)的電導(dǎo)性發(fā)生變化或者產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象[12]。分類：基于內(nèi)光電的工作原理，可以分為光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)[12]。光電導(dǎo)效應(yīng)[13]半導(dǎo)體在光照下會產(chǎn)生電子-空穴對，使導(dǎo)電性能最強的效應(yīng)，當(dāng)光照越強時，其阻值就會越低。常見的元器件有：光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管等光生伏特效應(yīng)[13]4在光照下引起PN結(jié)兩端產(chǎn)生電動勢的效應(yīng)。常見的元器件有：光電池2.4熱探測器敏感器件在受到紅外輻射時產(chǎn)生溫度

7、變化，然后轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栕兓默F(xiàn)象被稱為熱電效應(yīng)。熱探測器就是利用紅外輻射的熱電效應(yīng)制成的。常見的元器件有熱敏電阻型和熱釋電型[1]。3.紅外傳感器的應(yīng)用及發(fā)展紅外傳感器是我們?nèi)粘Ｉ钪凶顬槌Ｒ姷囊环N傳感器。人們根據(jù)他的各種工作原理制成了非常多非常實用的儀器。如基于光電效應(yīng)制成的紅外測溫儀、紅外成像儀[14]；基于熱電效應(yīng)制成的紅外報警器[14]等等，不僅在生活中隨處可見，他在軍事領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用，包括：戰(zhàn)斗機、直升機、無人機等等。隨著高新技術(shù)的發(fā)展，紅外傳感器技術(shù)也將更加成熟，器靈敏度、效能、定位精度也將會更高。紅外傳感器

8、技術(shù)在未來將發(fā)揮更大的效能[2]。4.結(jié)論通過以上的分析我們了解到，紅外傳感器根據(jù)其工作原理可以被分為很多種，而且各種傳感器都有其特殊的用途和優(yōu)缺點。那么我們在選用他們時如何找到最適合、效果最好的傳感器呢。通過整理，對各種紅外傳感器做出對比。光子探測器優(yōu)點靈敏度