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红外线传感器是利用红外线为介质来进行数据处理的一种传感器。

红外传感器的种类

红外线是一种人类肉眼看不见的光，所以，它具有光的一切光线的所有特性。但同时，红外线还有一种还具有非常---的热效应。所有高于对零度即－273℃的物质都可以产生红外线。

根据发出方式不同，红外传感器可分为主动式和被动式两种。

主动红外传感器的工作原理及特性

天加空调集中控制主动红外传感器的发射机发出一束经调制的红外光束，被红外---接收，从而形成一条红外光束组成的警戒线。当遇到树叶、雨、小动物、雪、沙尘、雾遮挡则不应---，人或相当体积的物品遮挡将发生---。

主动红外探测器技术主要采用一发一收，属于线形防范，现在已经从开始的但光束发展到多光束，而且还可以双发双受，降低---率，从而增强该产品的稳定性，---性。

由于红外线属于环境因素不相干性---（对于环境中的声响、雷电、振动、各类人工光源及电磁干扰源，具有---的不相干性）的探测介质；同时也是目标因素相干性好的产品（只有阻断红外射束的目标，才会触发---），所以主动式红外传感器器将会得到进一步的推广和应用。

被动红外传感器器的工作原理及特性

被动红外传感器是靠探测人体发射的红外线来进行工作的。传感器器收集外界的红外辐射进而---到红外传感器上。红外传感器通常采用热释电元件，这种元件在接收了红外辐射温度发出变化时就会向外释放电荷，检测处理后产生---。

这种传感器是以探测人体辐射为目标的。所以辐射敏感元件对波长为10μm左右的红外辐射必须非常敏感。为了对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。

被动红外传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释电元几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。

一旦人进入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜而---，从而被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而---。

根据能量转换方式的不同，红外线传感器又可分为光子式和热释电式两种。

光子式红外传感器

光子式红外传感器是利用红外辐射的光子效应而进行工作的传感器。所谓光子效应，是指当有红外线入射到某些半导体材料上时，红外辐射中的光子流与半导体材料中的电子相互作用，改变了电子的能量状态，从而引起各种电学现象。

通过测量半导体材料中电子性质的变化，就可以知道相应红外辐射的强弱。光子探测器类型主要有内光电探测器、外光电探测器、自由载流子式探测器、qwip阱式探测器等。

光子探测器的主要特点是灵敏度高、响应速度快，具有较高的响应频率，但缺点是探测波段较窄，一般工作于低温（为保持高灵敏度，常采用液氮或温差电制冷等方式，将光子探测器冷却至较低的工作温度）。

热释电式红外传感器

热释电式红外传感器是利用红外辐射的热效应引起元件本身的温度变化来实现某些参数的检测的，其探测率、响应速度都不如光子型传感器。但由于其可在室温下使用，灵敏度与波长无关，所以应用领域很广。利用铁电体热释电效应的热释电型红外传感器灵敏度---，获得了广泛应用。

热释电效应某些绝缘物质受热时，随着温度的上升，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷。这种由于热变化而产生的电极化现象称为热释电效应。热释电效应在近十年被用于热释电红外传感器中。能产生热释电效应的晶体称为热释电体，又称为热电元件。热电元件常用的材料有单晶、压电陶瓷及高分子薄膜等。

热释电红外传感器的结构热释电红外传感器由以下四个主要部分构成：

构成电路的铝基板、场效应晶体管(fet)；

具有热释电效应的陶瓷材料；

---入射红外波长的窗口材料；

外壳to—5型管帽和管座。

由于探测器元件单独使用时，存在着探测距离较短、获得的信号后续电路不易处理的不足，所以目前多选用红外组合件来探测。红外组合件由热释电红外传感器、透镜、测量转换电路和密封管壳构成]。透镜可以扩大探测范围，提高测量的灵敏度；测量转换电路可以完成滤波、放大等信号处理过程；密封管壳能防止因外界噪声引起的错误动作。这种组合件体积小、成本低、功能多样，所以应用广泛。

红外传感器的应用

从目前应用的情况来看，红外传感器有如下几个优点：

1、环境适应性优于可见光，尤其是在夜间和---天候下的工作能力；

2、隐蔽性好，一般都是被动接收目标的信号，比雷达和激光探测安全且保密性强，不易---扰；

3、由于目标和背景之间的温差和发射率差形成的红外辐射特性进行探测，因而识别---目标的能力优于可见光；

4、与雷达系统相比，红外系统的体积小，重量轻，功耗低；根据红外传感器上述的性能特点，我们可以发展出多种不种的红外探测器。

利用其光效应：

1、光电导探测器：又称光敏电阻。半导体吸收能量足够大的光子后，体内一些载流子从束缚态转变为自由态，从而使半导体电导率增大，这种现象称为光电导效应。利用光电导效应制成的光电导探测器分为多晶薄膜型和单晶型两种。

2、光伏探测器：主要利用p-n结的光生效应。能量大于禁带宽度的红外光子在结区及其附近激发电子空穴对。存在的结电场使空穴进入p区，电子进入n区，两部分出现电位差，外电路就有电压或电流信号。与光电导探测器比较，光伏探测器背景限探测率大40%，不需要外加偏置电场和负载电阻，不消耗功率，有高的阻抗。

3、光发射-schottky势垒探测器：金属和半导体接触，形成schottky势垒，红外光子透过si层被ptsi吸收，使电子获得能量跃迁至费米能级，留下空穴越过势垒进入si衬底，ptsi层的电子被收集，完成红外探测。

4、阱探测器（qwip）：将两种半导体材料用人工方法薄层交替生长形成超晶格，在其界面有能带突变，使得电子和空穴被---在低势能阱内，从而能量化形成阱。

利用阱中能级电子跃迁原理可以做红外探测器。因入射辐射中只有垂直于超晶格生长面的电极化矢量起作用，光子利用率低；阱中基态电子浓度受掺杂---，效率不高；响应光谱区窄；低温要求苛刻。

利用其热效应：

1、液态的温度计及气动的高莱池（golay cell）：利用了材料的热胀冷缩效应。

2、 热电偶和热电堆：利用了温度梯度可使不同材料间产生温差电动势的温差电效应。

3、 石英共振器非制冷红外成像列阵：利用共振频率对温度敏感的原理来实现红外探测。

4、测辐射热计：利用材料的电阻或介电常数的热敏效应—辐射引起温升改变材料电阻—用以探测热辐射。因半导体电阻有高的温度系数而应用多，测温辐射热计常称“热敏电阻”。另外，由于高温超导材料出现，利用转变温度附近电阻陡变的超导探测器引起重视。如果室温超导成为现实，将是21世纪引人注目的一类探测器；

5、 热释电探测器：有些晶体，如---三甘酞、铌酸---钡等，当受到红外辐射照射温度升高时，引起自发极化强度变化，结果在垂直于自发极化方向的晶体两个外表面之间产生微小电压，天加空调集中控制，由此能测量红外辐射的功率。