第二章-热探测器12课件.ppt
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- 关 键 词:
- 第二 探测器 12 课件
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1、1 概述概述1.1 热探测器的基本工作原理热探测器的基本工作原理 工作原理:当物体吸收红外辐射后,温度便会升高,伴随工作原理:当物体吸收红外辐射后,温度便会升高,伴随产生某种属性的变化,如体积膨胀、电阻率变化或产生电流、产生某种属性的变化,如体积膨胀、电阻率变化或产生电流、电动势等,通过测量这些性能参数的变化,计算获得辐射的大电动势等,通过测量这些性能参数的变化,计算获得辐射的大小。小。热探测器的性能计算:热探测器的性能计算:a)根据系统的热学特性确定由入射辐射所引起的温度变化。)根据系统的热学特性确定由入射辐射所引起的温度变化。b)利用温度变化确定其性能,此性能可以通过适当的信号变)利用温度
2、变化确定其性能,此性能可以通过适当的信号变化来反映。化来反映。其中其中 H热容(热容(J/K););G热导热导(W/K);吸收率;吸收率;P入射辐射功率,这里假定入射辐射周期地变化入射辐射功率,这里假定入射辐射周期地变化 初始条件:初始条件:PdtTdHTGtjePP000tT HjGePeHjGPtjt00tT定义温度响应率定义温度响应率RT:单位入射功率所引起的探测器的温升。:单位入射功率所引起的探测器的温升。2/12201GPTRTP0辐值,辐值,圆频率圆频率其中其中 为热时间常数。为热时间常数。2/12201GPtTGH1.2 热探测器的噪声机理热探测器的噪声机理 (1)热噪声(约翰逊
3、噪声)热噪声(约翰逊噪声)(2)温度噪声)温度噪声 (3)背景噪声)背景噪声背景噪声是对探测器工作性能的最终极限约束条件。背景噪声是对探测器工作性能的最终极限约束条件。(4)1/f 噪声噪声 (5)放大器噪声)放大器噪声2 测辐射热计测辐射热计 利用材料吸收红外辐射后利用材料吸收红外辐射后电阻电阻发生变化而制成的红外探测发生变化而制成的红外探测器叫测辐射热计。器叫测辐射热计。分类:热敏电阻测辐射热计、金属测辐射热计、低温测辐分类:热敏电阻测辐射热计、金属测辐射热计、低温测辐射热计、超导测辐射热计、复合测辐射热计。射热计、超导测辐射热计、复合测辐射热计。2.1 热敏电阻测辐射热计热敏电阻测辐射热
4、计1)热敏电阻)热敏电阻 热敏电阻的阻值随自身温度的变化而变化。热敏电阻的阻值随自身温度的变化而变化。电阻温度系数:热敏电阻阻值随温度的相对变化率。电阻温度系数:热敏电阻阻值随温度的相对变化率。dTTdRTRT1(a)负温度系数热敏电阻()负温度系数热敏电阻(NTC)(如金属氧化物半导体)(如金属氧化物半导体)材料温度升高时电阻降低材料温度升高时电阻降低0110)()(TTBneTRTR 温度特性温度特性其中其中Bn与热敏电阻材料性质有关的系数,则与热敏电阻材料性质有关的系数,则2TBnT(b)正温度系数热敏电阻()正温度系数热敏电阻(PTC)(如钛酸钡结构的化合物、金(如钛酸钡结构的化合物、
5、金刚石结构的半导体)刚石结构的半导体)材料温度升高时电阻降低材料温度升高时电阻降低pTB其中其中Bp与热敏电阻材料性质有关的系数。与热敏电阻材料性质有关的系数。图图a 玻封热敏电阻玻封热敏电阻_NTC 图图b片式片式NTC热敏电阻热敏电阻 图图c珠状引线珠状引线NTC热敏电阻热敏电阻2)热敏电阻测辐射热计热敏电阻测辐射热计(a)结构及工作原理)结构及工作原理 热敏电阻测辐射热计所采用的热敏材料通常是由热敏电阻测辐射热计所采用的热敏材料通常是由负温度系负温度系数的氧化物半导体数的氧化物半导体做成的晶片结构(一般是锰、钴和镍氧化物做成的晶片结构(一般是锰、钴和镍氧化物熔结而成)。熔结而成)。结构:
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