紅外傳感器研究綜述【文獻綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)論文文獻綜述</b></p><p><b>　　電氣工程及自動化</b></p><p><b>　　紅外傳感器研究綜述</b></p><p>　　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

2、領域的應用及未來的發(fā)展。最后對各種紅外傳感器進行歸納、對比。</p><p>　　關鍵詞：紅外傳感器；光子探測器；熱探測器 </p><p><b>　　1.引言</b></p><p>　　紅外線傳感器是將紅外輻射能轉換成電能的一種光敏元件[1],其技術現(xiàn)已在現(xiàn)代科技、國防[2]和工農業(yè)等領域獲得了廣泛的應用。通常我們可以按照其探測機理將紅外

3、線傳感器分為光子探測器（基于光電效應）和熱探測器（基于熱效應）兩種[3]。</p><p>　　2.紅外傳感器的原理</p><p><b>　　2.1 紅外線概述</b></p><p>　　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。實質上它是一種電磁波，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0.7

4、5~1000um。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]。</p><p>　　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。在遠紅外區(qū)，于近

5、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]。</p><p>　　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、生活、軍事、醫(yī)療等多方面。</p><p>　　2.2 紅外傳感器概述</p><p>　　紅外線傳感器是將紅

6、外輻射能轉換成電能的一種光敏元件。一般由光學系統(tǒng)、探測器、信號調理電路等系統(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變?yōu)殡娦盘柕钠骷5]。</p><p>　　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）和熱探測器（基于熱效應）兩種[3]。</p><p><b>　　2.3光子探測器<

7、;/b></p><p>　　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]。當光照射在某些物質上，使該物質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。而光電器就是利用光電效應制成的光電傳感器[7]。他具有非接觸、響應快、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用[8]。</p><p>　　根據(jù)物理現(xiàn)象的不同，通常可以將光電效應分為外光電

8、效應和內光電效應兩種[9]。</p><p>　　2.3.1外光電效應</p><p>　　概念：在光的照射下，電子逸出物體表面而產生光電子發(fā)射的現(xiàn)象[10]。</p><p>　　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]。</p><p>　　光電管（圖8-3[6]）</p><p>　

9、　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]。</p><p>　　2、在外光電管的外電路加入電阻，則可以產生一個電壓降，且這個電壓降隨光線的強弱變換而變換。</p><p>　　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。</p><p>　　光電倍增管（圖8-6[8]）</p>

10、<p>　　其玻璃管內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被電子轟擊時。</p><p>　　光電倍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]。</p><p>　　2.3.2內光電效應</p><p>　　概念：在光的照射下，物質的電導性發(fā)生變化

11、或者產生電動勢的現(xiàn)象[12]。</p><p>　　分類：基于內光電的工作原理，可以分為光電導效應和光生伏特效應[12]。</p><p><b>　　光電導效應[13]</b></p><p>　　半導體在光照下會產生電子-空穴對，使導電性能最強的效應，當光照越強時，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</

12、p><p>　　光生伏特效應[13]</p><p>　　在光照下引起PN結兩端產生電動勢的效應。常見的元器件有：光電池</p><p><b>　　2.4熱探測器</b></p><p>　　敏感器件在受到紅外輻射時產生溫度變化，然后轉變?yōu)殡娦盘栕兓默F(xiàn)象被稱為熱電效應。熱探測器就是利用紅外輻射的熱電效應制成的。常見的元器

13、件有熱敏電阻型和熱釋電型[1]。</p><p>　　3.紅外傳感器的應用及發(fā)展</p><p>　　紅外傳感器是我們日常生活中最為常見的一種傳感器。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。如基于光電效應制成的紅外測溫儀、紅外成像儀[14]；基于熱電效應制成的紅外報警器[14]等等，不僅在生活中隨處可見，他在軍事領域也得到了廣泛的應用，包括：戰(zhàn)斗機、直升機、無人機等等。隨著高新

14、技術的發(fā)展，紅外傳感器技術也將更加成熟，器靈敏度、效能、定位精度也將會更高。紅外傳感器技術在未來將發(fā)揮更大的效能[2]。</p><p><b>　　4.結論</b></p><p>　　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

15、外傳感器做出對比。</p><p>　　我們在做一個項目時一定先要了解、分析所做的項目，再通過比較紅外傳感器在靈敏度、波段、響應速度等方面的表現(xiàn)，了解其工作原理。最后選用正確的、適合自己所做項目的要求。就可以達到事半功倍的效果。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 靳會清. 熱釋電紅外傳感器原理及應用[J]

16、.煤炭技術，2008，8，27（8）:1-2</p><p>　　[2] 劉宗新，王丹偉，張迪超，徐世錄. 紅外傳感技術的軍事應用與分析[J].紅外與激光工程，2007，9，36（9）:600-605</p><p>　　[3] Kirchnerova J. ，Bale C.W. ,Skeaff J. M. Sensors & Actuators B[M], 1990,B2,7

17、.</p><p>　　[4] 宋雪臣.傳感器與檢測技術[M].北京：人民郵電出版社，2009，5.</p><p>　　[5] 肖景和，趙健. 紅外線熱釋電與超聲遙控電路[M]. 北京：人民郵電出版社，2003，9.</p><p>　　[6] 賈伯年，俞樸，宋愛國.傳感器技術（第三版）[M].江蘇：東南大學出版社，2007，2.</p><p

18、>　　[7] 周四春，吳建平，祝忠明等.傳感器技術與工程應用[M].北京：原子能出版社，2007，9.</p><p>　　[8] 劉愛華，滿寶元. 傳感器原理與應用技術[M]. 北京：人民郵電出版社，2006，10.</p><p>　　[9] 俞志根等.傳感器與檢測技術（第二版）[M]. 北京：科學出版社，2010，6.</p><p>　　[10] Wo

19、hltjen H. , Sensors & Actuators [M], 5(1984)307.</p><p>　　[11] 殷淑英.傳感器應用技術[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2008，7.</p><p>　　[12] 劉篤仁,韓保君，劉勒.傳感器原理及應用技術（第二版）[M].西安：西安電子科技大學出版社，2009，4.</p><p>　　[13]