分析熱釋電探測(cè)器的特點(diǎn)和原理

　　分析熱釋電探測(cè)器的特點(diǎn)和原理：

　　而在室溫下工作，不需制冷即能獲得很高的靈敏度，可與低溫下高靈敏度的測(cè)輻射熱計(jì)相媲美。

　　輸出阻抗是純電容性的，直流阻抗高。

　　體積小、重量輕、堅(jiān)固。

　　因此，熱釋電探測(cè)器是一種很理想的紅外輻射探測(cè)器，在熱探測(cè)領(lǐng)域中占有十分重要的位置。

　　1. 測(cè)量原理

　　紅外測(cè)溫儀的測(cè)溫原理是黑體輻射定律。，自然界中一切高于絕對(duì)零度的物體都在不停向外輻射能量，物體向外輻射能量的大小及其波長(zhǎng)的分布與它的表面溫度有著十分密切的聯(lián)，物體的溫度越高，所發(fā)出的紅外輻射能力越強(qiáng)。黑體處于溫度 T 時(shí)，在波長(zhǎng)為λ處的單色輻射出度由普朗克公式確定。

　　熱釋電紅外傳感器由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，元件兩個(gè)表面做成電極，當(dāng)傳感器監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)溫度有 T 的變化時(shí)，熱釋電效應(yīng)會(huì)在兩個(gè)電極上產(chǎn)生電荷，即在兩電極之間產(chǎn)生微弱電壓 V。熱釋電探測(cè)器檢測(cè)到變化的溫度，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后，變成一個(gè)交流電壓信號(hào)供信號(hào)處理電路進(jìn)行處理。可由普朗克公式推導(dǎo)出輻射體溫度的公式：

　　其中，T1 為測(cè)目標(biāo)的溫度；T2 為環(huán)境溫度；ε1 為被測(cè)目標(biāo)輻射率；ε2 為環(huán)境的輻射率；σ為斯忒藩 - 玻耳茲曼常數(shù)，且σ=5.6703×10-8W·m-2·K-4；K 為表示探測(cè)器的靈敏度，且有

　　K=R·α·ε·σ1R

　　其中，R 表示揮測(cè)器的靈敏度；ε為輻射體的輻射率，定標(biāo)時(shí)一般取 1；α為與大氣衰減距離有關(guān)的常數(shù)。

　　2. 測(cè)溫系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

　　紅外測(cè)溫儀的系統(tǒng)主要由光學(xué)系統(tǒng)、光電轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理、顯示輸出等部分組成。光學(xué)系統(tǒng)完成視場(chǎng)大小的確定，熱釋電探測(cè)器用將聚焦在探測(cè)器上的紅外能量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大、濾波后進(jìn)行模／數(shù)轉(zhuǎn)換，并送至單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理，液晶顯示單元顯示出被測(cè)目標(biāo)的溫度值。

　　3. 信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)

　　當(dāng)光信號(hào)經(jīng)過(guò)熱釋電傳感器后，就變?yōu)榻蛔兊拿}沖信號(hào)，熱釋電傳感器接收到的人體輻射信號(hào)很微弱，只有微伏或納微伏數(shù)量級(jí)，故需要放大后才能進(jìn)行信號(hào)處理。

　　本系統(tǒng)把信號(hào)的放大電路分為前置放大電路和后級(jí)放大電路進(jìn)行處理。前置放大器必須是高增益和低噪聲的，高增益是用來(lái)把微弱信號(hào)放大到一定電平，以便進(jìn)一步再作處理，低噪聲是為了保持盡可能高的信噪比。

　　放大電路采用低失調(diào)精密運(yùn)算放大芯片，其內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式。系統(tǒng)的信號(hào)放大電路。