上海交通大学新型传感器 第四章 红外与光纤光栅传感器.pdfVIP

第四章 红外与光纤光栅传感器 4.14.1 红外传感器红外传感器 4.2 红外传感传感器的应的应用 4.3 光纤传感器 4.4 光纤传感器的应用 44.55 光栅传感器及应用光栅传感器及应用 4.1 红外传感器 红外传感器红外传感器 （（红外探测器红外探测器）），是能将红外辐射能是能将红外辐射能 转换为电能的光电器件，它是红外探测系统的关键 部件。 它在科学研究、军事工程和医学方面有广泛应用， 如如红外测温红外测温、、红外成像红外成像、、红外遥感红外遥感、、红外制导红外制导等等。。 常见的红外传感器：热探测器和光子探测器 4.1.1 热探测器 • 热探测器是利用辐射热效应，使探测器件接收辐射能之后 引起温度升高，进而使其有关的物理参数发生变化，通过 测量有关物理参数的变化来确定红外探测器所吸收的红外测量有关物理参数的变化来确定红外探测器所吸收的红外 辐射。 • 优点优点：光谱响应波段宽光谱响应波段宽，响应范围可以扩展到整个红外区响应范围可以扩展到整个红外区 域，并且在常温下工作，使用方便。 • 缺点：响应速度慢，灵敏度较低，一般用于红外辐射变化 缓慢的场合缓慢的场合。。 • 主要类型：热释电红外传感器、热敏电阻红外传感器、热 电偶和热电堆红外传感器电偶和热电堆红外传感器、气体红外传感器气体红外传感器 A 热释电红外传感器 • 根据一些铁电体的热释电效应设计的一种热敏型 传感器传感器，，其输出电信号正比于入射辐射变化的速其输出电信号正比于入射辐射变化的速 率，恒定红外辐射照射不会产生电信号。所以对 于恒定红外辐射必须进行调制于恒定红外辐射必须进行调制 （或斩光或斩光），使恒使恒 定辐射变成交变辐射定辐射变成交变辐射，才能输出有效的才能输出有效的电信号信号. • 热释电红外探测模块：HN911 热释电红外探测模块：HN911 将热释电红外传感器、放大器、信号处理电路、延时电路 和高低电平输出电路集成于和高低电平输出电路集成于一体体，主要用来探测人体发出的主要用来探测人体发出的 红外线能量，适用于人体移动的探测报警系统。 菲涅尔透镜是一种精密的光学系统，专门用来和热释电红 外传感器配套使用，它可以将红外能量聚集至传感器的窗口， 以提高传感器的接收灵敏度以提高传感器的接收灵敏度，，扩大监视范围扩大监视范围，，一般监视距离般监视距离 10～15米，视野角度84º～135º，外形上分为平面型(壁挂式) 和半球状(吸顶式) 。 HN911HN911 11 00 0 1 应用应用 ：：机器人机器人 廊灯，人来灯亮，人走灯灭 菲涅尔透镜菲涅尔透镜 两个作用： 一是聚焦作用：即将热释红外信号 折射折射 ((反射反射))在在PIRPIR上上；； 第二个作用是将探测区域内分为若 干个明区和暗区。使进入探测区域 的移动物体能以温度变化的形式在的移动物体能以温度变化的形式在 PIR上产生变化热释红外信号。 PIRPIR：被动红外线探测器被动红外线探测器 B 热敏电阻/热电阻红外传感器 热敏电阻属于半导体器件，按照温度系数不同分为正 温度系数热敏电阻器（PTC）和负温度系数热敏电 阻器（NTC）。 热电阻热电阻