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第10章 其他传感器技术 辐射和波式传感器 第10章 其他传感器技术 一、 红外传感器 二、 超声波传感器 三、 传感新技术简介 一、红外传感器 红外技术在军事、工农业生产、医学、 科学研究等方面的应用得到了快速的发展， 红外技术的应用几乎普遍化，例如军事上的 热成像系统、有哪些信誉好的足球投注网站跟踪系统、红外警戒系统， 天文学上基于红外线的天体演化研究，医学 上的红外诊断和辅助治疗，工农业生产中的 温度探测及红外烘干等等。 一、红外传感器 1 红外检测的物理基础 2 红外探测（传感）器 1 红外检测的物理基础 红外辐射俗称红外线，是一种不可见光。它 的波长范围大致在0.76～1000μm，工程上又把 红外线所占据的波段分为近红外、中红外、远红 外和极远红外。 电磁波谱图 1 红外检测的物理基础  除了太阳能辐射红外线外，自然界任何物体只要它本身具 有一定温度（高于绝对零度），都能辐射红外光，而且物 体温度越高，发射的红外辐射能越多。物体在向周围发射 红外辐射能的同时，也吸收周围物体发射的红外辐射能。  由于各种物质内部的原子分子结构不同，它们所发射出的 辐射频率也不相同，这些频率所覆盖的范围也即称为红外 光谱。由实验可知，物体辐射的电磁波中，其峰值幅射波 长λ 与物体自身的绝对温度T成反比，即有： m  =2897/T (m) （7-1） m 1 红外检测的物理基础 图为不同温度的光谱辐射分布曲线，图中虚线表示了峰值 辐射波长λ 与温度的关系曲线。从图中可以看到，随着温 m 度的升高其峰值波长向短波方向移动。 不同温度的光谱特性分布曲线 7.1.2 红外探测（传感）器  凡是能把红外辐射量转变成另一种便于测量的物理量（如 电量等）的器件都可称为红外探测器。  红外检测从原理上可分为主动式和被动式两种。 主动式 利用红外辐射源对被测物进行辐射，通过被测物对红 外光进行吸收、反射和透射后，物体自身或红外光将 发生变化。 被动式 被测物本身就是红外辐射源，检测其红外辐射能实 现温度测量，或通过物体各个点辐射能大小生成的 热像图，进行无损探伤等。 红外检测系统 无论是利用物体的红外辐射特性还是物体对 红外的反射、吸收、透射等来实现红外检测， 构成的检测系统中一般包含有红外源、传输 红外的光学系统和接收红外的探测器，以及 信号调理等组成部分。红外探测器是红外传 感器或红外检测的核心，是利用红外辐射与 物质相互作用所呈现的物理效应来探测红外 辐射的。 探测器的基本类型 1 热探测器 热探测器的工作机理是：利用红外辐射的热效应，探测 器的敏感元件吸收辐射能后引起温度升高，进而使有关物 理参数发生相应变化，通过测量相关物理参数的变化来确 定探测器所吸收的红外辐射。 根据吸收红外辐射能后探测器物理参数的变化，可以将 热探测器分为四类：热释电型、热敏电阻型、热电偶型和 气体型。其中，热释电型探测器探测率最高，频率响应最 宽，也是目前用得最广的红外传感器。 探测器的基本类型 2 光探测器 利用光子效应制成的红外探测器称为光子探测器。常 见的光子效应有外光电效应、光生伏特效应、光电磁效应、 光电导效应。相应的，光探测器主要包括，利用外光电效 应而制成的光电子发射探测器；利用内光电效应制成的光 电导探测器；