紅外探測�(Infrared Detector)是將入射的紅外輻射信號轉(zhuǎn)變成電信號輸出的器件。紅外輻射是波長介于可見光與微波之間的電磁波,人眼察覺不�。要察覺這種輻射的存在并測量其強(qiáng)�,必須把它轉(zhuǎn)變成可以察覺和測量的其他物理�。一般說�,紅外輻射照射物體所引起的任何效�(yīng),只要效果可以測量而且足夠靈敏,均可用來度量紅外輻射的�(qiáng)�?,F(xiàn)代紅外探測器所利用的主要是紅外熱效�(yīng)和光電效�(yīng)。這些效應(yīng)的輸出大都是電量,或者可用適�(dāng)?shù)姆椒ㄞD(zhuǎn)變成電量�
主動(dòng)紅外探測器由紅外�(fā)射機(jī)、紅外接收機(jī)和報(bào)警控制器組成。分別置于收、發(fā)端的光學(xué)系統(tǒng)一般采用的是光�(xué)透鏡,起到將紅外光束聚焦成較�(xì)的平行光束的作用,以使紅外光的能量能夠集中傳�。紅外光在人眼看不見的光譜范�,有人經(jīng)過這條無形的封鎖線,必然全部或部分遮擋紅外光束。接收端輸出的電信號的強(qiáng)度會(huì)因此�(chǎn)生變�,從而啟�(dòng)�(bào)警控制器�(fā)出報(bào)警信�。主�(dòng)式紅外探測器遇到小動(dòng)�、樹�、沙�、雨、雪、霧遮擋則不�(yīng)�(bào)�,人或相�(dāng)體積的物品遮擋將�(fā)生報(bào)�。由于光束較窄,收發(fā)端安裝要牢固可靠,不�(yīng)受地面震�(dòng)影響,而發(fā)生位移引起誤�(bào),光�(xué)系統(tǒng)要保持清�,注意維�(hù)保養(yǎng)。因此主�(dòng)式探測器所探測的是�(diǎn)到點(diǎn),而不是一�(gè)面的范圍。其特點(diǎn)是探測可靠性非常高。但若對一�(gè)空間�(jìn)行布�,則需有多�(gè)主動(dòng)式探測器,價(jià)格昂�。主�(dòng)式探測器常用于博物館中單體貴重文物展品的布防以及工廠倉庫的門窗封�、購物中心的通道封鎖、停車場的出口封�、家居的陽臺(tái)封鎖等等�
主動(dòng)式紅外探測器有單光束、雙光束、四光束之分�
以發(fā)射機(jī)與接收機(jī)�(shè)置的位置不同分為對向型安裝方式和反射式安裝方�,反射型安裝方式的接收機(jī)不是直接接收�(fā)射機(jī)�(fā)出的紅外光束,而是接收由反射鏡或適�(dāng)?shù)姆瓷�?如石灰墻、門板表面光滑的油漆�)反射回的紅外光束。當(dāng)反射面的位置與方向發(fā)生變化或紅外�(fā)射光束和反射光束之一被阻擋而使接收�(jī)無法接收到紅外反射光束時(shí)�(fā)出報(bào)警信��
被動(dòng)式紅外探測器采用被動(dòng)紅外方式,已�(dá)到安保報(bào)警功能的探測�。被�(dòng)式紅外探測器主要由光�(xué)系統(tǒng)、熱傳感�(或稱為紅外傳感器)及報(bào)警控制器等部分組�。探測器本身不發(fā)射任何能量而只被動(dòng)接收、探測來自環(huán)境的紅外輻射。一旦有人體紅外線輻射�(jìn)�,經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)聚焦就使熱釋電器件產(chǎn)生突變電信號,而發(fā)出警�(bào)�
一、被�(dòng)紅外探測器原�
在自然界,任何高于溫�(-273�)的物體都將產(chǎn)生紅外光�,在被動(dòng)紅外的警戒區(qū)�(nèi),當(dāng)無物體移�(dòng)�(shí),熱釋電紅外傳感器感�(yīng)到的只是背景溫度,當(dāng)移動(dòng)物體�(jìn)入警戒區(qū),通過菲涅爾透鏡,熱釋電紅外傳感器感�(yīng)到的是移�(dòng)物體溫度與背景溫度的差異,將紅外信號變化�(zhuǎn)�?yōu)殡娦盘柡蟀l(fā)出的�(bào)警信�。被�(dòng)紅外探測器它本身沒有紅外光譜的發(fā)��
�、設(shè)備故障引起的誤報(bào)�
1、損壞性故�。包括性能全部失效和突然失效。這類故障通常是由元器件的損壞或生�(chǎn)工藝不良(如虛�、假焊等)造成�
2、漂移性故�。是指元器件的參�(shù)和電源電壓的漂移過大所造成的故�。例如:溫度過高�(huì)�(dǎo)致電阻阻值的變化,此�(shí)�(shè)備表�(xiàn)為時(shí)好時(shí)��
三、環(huán)境變化引起的誤報(bào)�
1、紅外探測器安裝不牢固經(jīng)常移�(dòng)引起誤報(bào)�;
2、對著空�(diào)和換氣扇溫度變化引起誤報(bào)�;
3、室�(nèi)外溫差較大時(shí),風(fēng)吹動(dòng)布簾引起誤報(bào)�;
4、多�(gè)探測器同�(shí)�(fā)射信號,可造成漏報(bào)或干�(僅指無線�);
5、報(bào)警系�(tǒng)對碼誤對其它無線紅外探測器引起誤�(bào)警。時(shí)�(shè)備表�(xiàn)為時(shí)好時(shí)�(僅指無線�)�
四、解決方�
1、按照說明書的安裝要求安裝紅外探測器;
2、避開溫差和空氣對流較強(qiáng)的區(qū)�;
3、將門窗封閉或束縛窗簾;
4、減少防范區(qū)域交叉探測范�,避免同�(shí)�(fā)射報(bào)警信�;
5、對碼時(shí)快速準(zhǔn)�,防止誤錄信息�
�、低誤報(bào)的保�
1、�0”誤�(bào)�(chǎn)品的誤導(dǎo)。要相信凡是以PIR作為探測傳感器的�(chǎn)�,目前還沒有的�0”誤�(bào)�(chǎn)品的,只能靠不斷的技�(shù)�(yōu)化來降低誤報(bào)頻率和次�(shù)。原因是紅外探測器只是對特定�(huán)境和特定條件按探測器微處理器�(nèi)事先�(shè)置好的程式�(jìn)行判�。探測的靈敏度是受環(huán)境和條件變化改變�,控制環(huán)境的變化是減少誤�(bào)的關(guān)鍵�
2、多技�(shù)組合判別提高探測器的可靠�,現(xiàn)行的�(chǎn)品有:被�(dòng)紅外探測器,微波+被動(dòng)紅外雙鑒探測�、聲�+振動(dòng)玻璃破碎雙鑒探測器、超聲波+被動(dòng)紅外雙鑒探測器等�
3、特殊情�。有些環(huán)境噪擾雙鑒探測器卻無能為�,例如:老鼠在防范區(qū)出沒;寵物在居室內(nèi)走動(dòng)�。為此,科技人員又將微處理技�(shù)引�(jìn)�(bào)警系�(tǒng),使其具備一定的鑒別和邏輯判別能�,能在一定程度上判斷是入侵者還是環(huán)境噪擾引起的�(bào)��
波長�2.0~1000微米的部分稱為熱紅外線。我們周圍的物體只有�(dāng)它們的溫度高達(dá)1000℃以上時(shí),才能夠�(fā)出可見光。相比之�,我們周圍所有溫度在零度�-273℃)以上的物體,都會(huì)不停地發(fā)出熱紅外�。所�,熱紅外線(或稱熱輻射)是自然界中存在最為廣泛的輻射�
熱輻射除存在的普遍性之�,還有另外兩�(gè)重要的特性�
1.物體的熱輻射能量的大小,直接和物體表面的溫度相�(guān)。熱輻射的這�(gè)特點(diǎn)使人們可以利用它來對物體�(jìn)行無接觸溫度測量和熱狀�(tài)分析,從而為工業(yè)生產(chǎn),節(jié)約能源,保護(hù)�(huán)境等等方面提供了一�(gè)重要的檢測手段和診斷工具�
2.大氣、煙云等吸收可見光和近紅外線,但是對3~5微米�8~14微米的熱紅外線卻是透明�。因�,這兩�(gè)波段被稱為熱紅外線的“大氣窗口� 。利用這兩�(gè)窗口,可以使人們在完全無光的夜晚,或是在煙云密布的�(zhàn)�,清晰地觀察到前方的情�。正是由于這�(gè)特點(diǎn),熱紅外成像技�(shù)軍事上提供了先�(jìn)的夜視裝備并為飛�(jī)、艦艇和坦克裝上了全天候前視系�(tǒng)。這些系統(tǒng)在海灣戰(zhàn)爭中�(fā)揮了非常重要的作��
�(xiàn)代的熱成像裝置工作在中紅外區(qū)域(波長3~5um)或�(yuǎn)紅外區(qū)域(波長8~12um�。通過探測物體�(fā)出的紅外輻射,熱成像儀�(chǎn)生一�(gè)�(shí)�(shí)的圖�,從而提供一種景物的熱圖�。并將不可見的輻射圖像轉(zhuǎn)�?yōu)槿搜劭梢�?、清晰的圖像。熱成像儀非常靈敏,能探測到小�0.1℃的溫差�
工作�(shí),熱成像儀利用光學(xué)器件將場景中的物體發(fā)出的紅外能量聚焦在紅外探測器�,然后來自與每�(gè)探測器元件的紅外�(shù)�(jù)�(zhuǎn)換成�(biāo)�(zhǔn)的視頻格�,可以在�(biāo)�(zhǔn)的視頻監(jiān)視器上顯示出�,或記錄在錄像帶�。由于熱成像系統(tǒng)探測的是熱而不是光,所以可全天候使�;又�?yàn)樗耆潜粍?dòng)式的裝置,沒有光輻射或射頻能量,所以不�(huì)暴露使用者的位置�
紅外探測器分為兩類:光子探測器和熱探測器。光子探測器在吸收紅外能量后,直接產(chǎn)生電效應(yīng);熱探測器在吸收紅外能量后,�(chǎn)生溫度變�,從而產(chǎn)生電效應(yīng)。溫度變化引起的電效�(yīng)與材料特性有�(guān)� 光子探測器非常靈�,其靈敏度依賴于本身溫度。要保持高靈敏度,就必須將光子探測器冷卻至較低的溫度。通常采用的冷卻劑為斯太林(Stirling)或液氮�
紅外探測器一般沒有光子探測器那么高的靈敏度但在室溫下也有足夠好的性能,因此不需要低溫冷卻紅外熱像儀是通過非接觸探測紅外熱�,并將其�(zhuǎn)換生成熱圖像和溫度�,�(jìn)而顯示在顯示器上,并可以對溫度值�(jìn)行計(jì)算的一種檢測設(shè)�。紅外熱像儀能夠?qū)⑻綔y到的熱量精確量化,能�?qū)Πl(fā)熱的故障區(qū)域�(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別和�(yán)格分��
照相�(jī)成像得到照片,電視攝像機(jī)成像得到電視圖像,都是可見光成像。自然界�,一切物體都可以輻射紅外線,因此利用探測儀測定目標(biāo)的本身和背景之間的紅外線差并可以得到不同的紅外圖�,熱紅外線形成的圖像稱為熱圖�
目標(biāo)的熱圖像和目�(biāo)的可見光圖像不同,它不是人眼所能看到的目標(biāo)可見光圖�,而是目標(biāo)表面溫度分布圖像,換一句話�,紅外熱成像使人眼不能直接看到目�(biāo)的表面溫度分布,變成人眼可以看到的代表目�(biāo)表面溫度分布的熱圖像�
1800年,F(xiàn).W.赫歇耳在太陽光譜中發(fā)�(xiàn)了紅外輻射的存在。當(dāng)�(shí),他使用的是水銀溫度�(jì),即最原始的熱敏型紅外探測��1830�,L.諾比利利用當(dāng)�(shí)新發(fā)�(xiàn)的溫差電效應(yīng)(也稱塞貝克效�(yīng)),制成了一種以半金屬鉍和銻為溫差電偶的熱敏型探測器。稱作溫差電型紅外探測器(也稱真空溫差電偶)。其后,又從單�(gè)溫差電偶�(fā)展成多�(gè)電偶串聯(lián)的溫差電��1880年,S.P.蘭利利用金屬�(xì)絲的電阻隨溫度變化的特性制成另一種熱敏型紅外探測�,稱為測輻射熱�(jì)�1947�,M.J.E.高萊�(fā)明一種利用氣體熱膨脹制成的氣�(dòng)型紅外探測器(又稱高萊管)。在40年代,又用半�(dǎo)體材料制作溫差電型紅外探測器和測輻射熱計(jì),使這兩種探測器的性能比原來使用半金屬或金屬時(shí)得到很大的改�(jìn)。半�(dǎo)體的測輻射熱�(jì)又稱熱敏電阻型紅外探測器�
60年代中期,出�(xiàn)了熱釋電型探測器。它也是一種熱敏型探測�,但其工作原理與前三種熱敏型紅外探測器有根本的區(qū)�。最早的光電型紅外探測器是利用光電子�(fā)射效�(yīng)即外光電效應(yīng)制成�。以 Cs-O-Ag為陰極材料的光電管(1943年出�(xiàn))可以探測到 1.3微米。外光電效應(yīng)的響�(yīng)波長難以延伸,因�,它的發(fā)展主要是近紅外成像器�,如變像管�
利用半導(dǎo)體的�(nèi)光電效應(yīng)制成的紅外探測器,對紅外技�(shù)的發(fā)展起了重要的作用。內(nèi)光電效應(yīng)分光電導(dǎo)和光生伏打兩種效�(yīng)。利用這些效應(yīng)制成的探測器分別稱為光導(dǎo)型紅外探測器和光伏型紅外探測器(見光子型探測器)�
在半�(dǎo)體中引起電導(dǎo)改變或產(chǎn)生電�(dòng)勢是一�(gè)激活過�,需要有一定的能量墹E。因�,入射輻射的光子能量必須大于墹E。也就是光電型探測器有一�(gè)最長的響應(yīng)波長,稱為長波限λ,即1917�,T.W.卡斯�(fā)明Tl2S光電型紅外探測器,但長波限僅到1.1微米�30年代末期,德國人研究PbS光導(dǎo)型探測器,室溫工作時(shí)長波限為3微米,液氮溫度時(shí)可到5微米。第二次世界大戰(zhàn)之后,相繼研制成PbTe和PbSe光電型探測器,響�(yīng)波長延伸�7微米�50年代�,由于半導(dǎo)體物理學(xué)的發(fā)�,光電型探測器所能探測的波長不斷延伸。對于有重要技�(shù)用途的 1�13微米波段和限于實(shí)�(yàn)室應(yīng)用的13�1000微米波段,都有適�(dāng)?shù)墓怆娦吞綔y器可供使��60年代�,又研究成Hg1-xCdxTe三元半導(dǎo)體紅外探測器,配制不同組分x的材�,可以制得不同響應(yīng)波長的紅外探測器�
整流型紅外探測器也是60年代開始問世�。由于激光的出現(xiàn),就有可能利用外差技�(shù)�(jìn)行接�。因�,把微波波段用的結(jié)型檢波器推廣�(yīng)用到更高的頻率范圍,即短毫米波和亞毫米波�
維庫電子�,電子知�(shí),一查百��
已收錄詞�168642�(gè)