紅外線傳感器

1、 v紅外線傳感器是利用物體產生紅色輻射的特 性實現自動檢測的傳感器 v紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散 射、干涉、吸收等性質。任何物質，只要它 本身具有一定的溫度（高于絕對零度），都 能輻射紅外線。紅外線傳感器測量時不與被 測物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且有 靈敏度高，響應快等優(yōu)點。 1、是一種不可見光不可見光。 波長范圍大致在 0.751000 ，相對應頻率大致在 HZ之間。 工程上又把紅外線所占據的 波段分為四部分， 即近紅外、中紅外、 遠紅外和極遠紅外。 2、紅外輻射的物理本質是熱輻射熱輻射。一個熾熱物體 向外輻射的能量大部分是通過紅外線輻射出來的。 物體的溫度越高，輻射出來的

2、紅外線越多，輻射能 量就越強。自然界中的任何物體，只要溫度在絕自然界中的任何物體，只要溫度在絕 對零度以上，都有紅外線向周圍空間輻射對零度以上，都有紅外線向周圍空間輻射（光譜光譜 中最大光熱效應區(qū)中最大光熱效應區(qū)）。 3、具有反射、 折射、散射、干涉、吸收等特性， 它在真空中也以光速傳播，具有明顯的波粒二相性。 4、 大氣層對不同波長的紅外線存在不同的吸收 帶，紅外線在通過大氣層時，有三個波段透過率高， 它們是22.6m、35 m和814 m，統稱它 們?yōu)椤按髿獯翱凇?。這三個波段對紅外探測技術特 別重要，因此紅外探測器(如遙感探測)一般都工作 在這三個波段（大氣窗口）之內。 v金屬對紅外輻射衰

3、減非常大，一般金屬基本 不能透過紅外線。 v氣體對紅外輻射也有不同程度的吸收。 v介質不均勻、晶體材料的不純潔、有雜質或 懸浮小顆粒等都會引起對紅外輻射的散射。 v實踐證明，溫度越低的物體輻射的紅外線波 長越長。由此在應用中根據需要有選擇的接 受某一定范圍的波長，就可以達到測量的目 的。 三、紅外輻射的基本定律三、紅外輻射的基本定律 1、希爾霍夫定律 一個物體向周圍輻射能量的同時，也 吸收周圍物體的輻射能，希爾霍夫定律指 物體的輻射發(fā)射量Er和吸收率之比與物 體的性質無關，總等于同一溫度下絕對黑 體的輻射能量。 0 EE r Er ：物體在單位面積和單位時間內發(fā)射出 來的輻射能 ：物體對輻射能

4、的吸收系數 E0 ：等價于黑體在相同溫度時輻射的能量， 為常數 %100 p 光能量：被物體所吸收的紅外 能量輻射到物體上的紅外光 p : 黑體：黑體：能全部吸收投射到其表面的紅外輻 射的物體。是在任何溫度下全部吸收任何 波長輻射的物體，吸收本領與波長和溫度 無關，即 =1，加熱后，發(fā)射熱輻射與比 任何物體都大。 鏡體：鏡體：能全部反射紅外輻射的物體。 透明體透明體：能全部透過紅外輻射的物體。 灰體：灰體：能部分反射或吸收紅外輻射的 物體 四、紅外傳感器四、紅外傳感器 v 用紅外線作為檢測媒介，來測量某些 非電量，這樣的傳感器叫做紅外傳感器。 v 與用可見光作為媒介的檢測方法相比， 紅外傳感器

5、具有以下幾方面的優(yōu)點： v（1）可晝夜測量。 v（2）不必設光源。 v（3）適用于遙感技術。 由于熱釋電型紅外傳感器的輸入阻抗極高， 非常容易引入噪聲，因此最好能夠對它進 行電學屏蔽。在采用金屬封裝的情況下， 因為外殼接地，所以本身就可以作為屏蔽 使用，而在塑料封裝的情況下，則需要有 另外的屏蔽方法。 由于熱釋電型紅外傳感器 的輸入阻抗極高，非常容易 引入噪聲，因此最好能夠對 它進行電學屏蔽。在采用金 屬封裝的情況下，因為外殼 接地，所以本身就可以作為 屏蔽使用，而在塑料封裝的 情況下，則需要有另外的屏 蔽方法。 1內接線；2氧化膜；3FZT組件； 4鋁件；5接腳； 6場效應晶體管EFT；7空

6、洞 圖7.12 熱釋電型紅外傳感組件的基本結構 圖為： 熱釋電型紅外傳感組件的等效電路 42、紅外探測器的組成 紅外探測器由光學系統，敏感元件，前置光學系統，敏感元件，前置 放大器、信號調制器放大器、信號調制器組成，光學系統是其 重要組成部分，根據光學系統的結構分為 反射式和透射式兩種。 （1）反射式紅外探測器 1.浸沒透鏡 2.敏感元件 3.前置放大器 4.聚乙烯薄 膜 5.次反射鏡 6. 主反射鏡 （2）透射式紅外探測器 1.光譜 2.保護窗口 3.光柵 4.透鏡 5.浸沒透鏡 6. 敏感元件 7.前置放大器 五、紅外傳感器應用五、紅外傳感器應用 v紅外測溫儀是利用熱輻射體在紅外波段 的輻

7、射通量來測量溫度。當物體溫度低 于1000時，他向外輻射的不再是可 見光而是紅外光，可用紅外探測器檢測 其溫度 如圖，是目前最常見的紅外測溫儀結構框圖。他是光、 機、電一體化的紅外測溫系統。圖中的光學系統是一個 固定焦距的透視系統，濾光片一般采用只允許814um的 紅外輻射能通過的材料。步進電機帶動調制盤轉動，將 被測的紅外輻射調制成交變的紅外輻射射線。紅外探測 器一般為熱釋電探測器，透鏡的焦點落在 其光敏面上。被 測目標的紅外通 過透鏡聚焦在紅 外探測器上，紅 外探測器將紅外 輻射變換為電信 號輸出。 紅外線氣體分析儀 v紅外氣體分析儀是根據氣體對紅外線 具有選擇性吸收的特性來對氣體成分 進行分析。不同的氣體的吸收波段 v不同。 3、紅外無損探傷儀 1光源 2拋物體反射鏡 3同步電動機 4切光片 5濾波氣室 6參比室 7測量室 8紅外探測器 9放大器 v利用紅外探測器檢查工件內部的缺陷，也是 紅外測溫的一種應用。而且是一種很巧妙的 應用。例如A、B兩塊金屬板焊接在一起，其 交界是否焊接良好，有沒有漏焊的部位呢？ 如何在不使部件受任何損傷的情況下進行檢 測呢？紅外測溫技術就能完成這樣的任務， 這就是“紅外無損探傷技術”。 v紅外無損探傷儀可以用來檢查部件內