红外探测器概述
第二章红外探测器概述
Chapter 1. Outlines of infrared detector
1.1红外探测器的物理基础
Physical basis of infrared detector
本讲的主要内容:
1.了解红外探测器的分类；
2.了解大气窗口的基本知识；
3.理解各类红外探测器的基本原理；
4.掌握光子探测器和热探测器的特点。
红外探测器是将入射的红外辐射信号转变成电信号输出的器件，是红外系统的核心部分。红外辐射是波长介于可见光与微波之间的电磁波（电磁辐射），其短波方面的界限决定于人眼的视感，一般定为0.75微米；长波方面的界限，尚无定论。人眼察觉不到。要察觉这种辐射的存在并测量其强弱，必须把它转变成可以察觉和测量的其他物理量。一般说来，红外辐射照射物体所引起的任何效应，只要效果可以测量而且足够灵敏，均可用来度量红外辐射的强弱。现代红外探测器所利用的主要是红外热效应和光电效应。这些效应的输出大都是电量，或者可用适当的方法转变成电量。一个红外探测器至少有一个对红外辐射产生敏感效应的物体，称为响应元。此外，还包括响应元的支架、密封外壳和透红外辐射的窗口。有时还包括致冷部件、光学部件和电子部件等。
按所利用的效应，红外探测器可分成三大类：
热敏（型）红外探测器，光子（型）（或光电型）红外探测器和整流(型)红外探测器。
1. 简史（History）
1800年，F.W.赫歇耳在太阳光谱中发现了红外辐射的存在。当时，他使用的是水银温度计，即最原始的热敏型红外探测器。1830年，L.诺比利利用当时新发现的温差电效应(也称塞贝克效应)，制成了一种以半金属铋和锑为温差电偶的热敏型探测器。称作温差电型红外探测器(也称真空温差电偶)。其后，又从单个温差电偶发展成多个电偶串联的温差电堆。1880年，S.P.兰利利用金属细丝的电阻随温度变化的特性制成另一种热敏型红外探测器,称为测辐射热计。1947年,M.J.E.高莱发明一种利用气体热膨胀制成的气动型红外探测器（又称高莱管）。在40年代，又用半导体材料制作温差电型红外探测器和测辐射热计，使这两种探测器的性能比原来使用半金属或金属时得到很大的改进。半导体的测辐射热计又称热敏电阻型红外探测器。
60年代中期，出现了热释电型探测器。它也是一种热敏型探测器，但其工作原理与前三种热敏型红外探测器有根本的区别。最早的光电型红外探测器是利用光电子发射效应即外光电效应制成的。以Cs-O-Ag为阴极材料的光电管（1943年出现）可以探测到 1.3微米。外光电效应的响应波长难以延伸，因此，它的发展主要是近红外成像器件，如变像管。
利用半导体的内光电效应制成的红外探测器，对红外技术的发展起了重要的作用。内光电效应分光电导和光生伏打两种效应。利用这些效应制成的探测器分别称为光导型红外探测器和光伏型红外探测器（见光子型探测器）。
在半导体中引起电导改变或产生电动势是一个激活过程，需要有一定的能量。因此，
入射辐射的光子能量必须大于。也就是光电型探测器有一个最长的响应波长，称为长波限，即
1917年,T.W.卡斯发明Tl2S光电型红外探测器,但长波限仅到1.1微米。30年代末期，德国人研究PbS光导型探测器，室温工作时长波限为3微米，液氮温度时可到5微米。第二次世界大战之后，相继研制成PbTe和PbSe光电型探测器，响应波长延伸到7微米。50年代起,由于半导体物理学的发展，光电型探测器所能探测的波长不断延伸。对于有重要技术用途的1～13微米波段和限于实验室应用的13～1000微米波段，都有适当的光电型探测器可供使用。60年代起,又研究成Hg1-x Cd x Te三元半导体红外探测器，配制不同组分x的材料,可以制得不同响应波长的红外探测器。
整流型红外探测器也是60年代开始问世的。由于激光的出现,就有可能利用外差技术进行接收。因此,把微波波段用的结型检波器推广应用到更高的频率范围，即短毫米波和亚毫米波。
大气窗口是指太阳辐射通过大气层未被反射、吸收和散射的那些透射率高的光辐射波段范围。太阳光在穿过大气层时，会受到大气层对太阳光的吸收和散射影响，因而使透过大气层的太阳光能量受到衰减。但是大气层对太阳光的吸收和散射影响随太阳光的波长而变化。通常把太阳光透过大气层时透过率较高的光谱段称为大气窗口。大气窗口的光谱段主要有:微波波段（300~1GHz），热红外波段（8~14um），中红外波段（3.5~4um），可见光和近红外波段（0.4~2.5um）。
2. 大气窗口（atmospheric window）
指天体辐射中能穿透大气的一些波段。由于地球大气中的各种粒子对辐射的吸收和反射，只有某些波段范围内的天体辐射才能到达地面。按所属范围不同分为光学窗口、红外窗口和射电窗口。
①光学窗口可见光波长约3000～7000埃。波长短于3000埃的天体紫外辐射，在地面上几乎观测不到，因为2000～3000埃的紫外辐射被大气中的臭氧层吸收，只能穿透到约50公里高度处；1000～2000埃的远紫外辐射被氧分子吸收，只能到达约100公里的高度；而大气中的氧原子、氧分子、氮原子、氮分子则吸收了波长短于1000埃的辐射。3000～7000埃的辐射受到的选择吸收很小，主要因大气散射而减弱。②红外窗口水汽分子是红外辐射的主要吸收体。较强的水汽吸收带位于0.71～0.735μ（微米），0.81～0.84μ，0.89～0.99μ，1.07～1.20μ，1.3～1.5μ，1.7～2.0μ，2.4～3.3μ，4.8～8.0μ。在13.5～17μ处出现二氧化碳的吸收带。这些吸收带间的空隙形成一些红外窗口。其中最宽的红外窗口在8～13μ处（9.5μ附近有臭氧的吸收带）。17～22μ是半透明窗口。22μ以后直到1毫米波长处，由于水汽的严重吸收，对地面的观测者来说完全不透明。但在海拔高、空气干燥的地方，24.5～42μ的辐射透过率达30～60%。在海拔3.5公里高度处，能观测到330～380μ、420～490μ、580～670μ（透过率约30%）的辐射，也能观测到670～780μ（约70%）和800～910μ（约85%）的辐射。
③射电窗口这个波段的上界变化于15～200米之间，视电离层的密度、观
测点的地理位置和太阳活动的情况而定（见大气射电窗）。
Infrared(IR) radiation is electromagnetic radiation whose wavelength is longer than that of visible light (400-700 nm), but shorter than that of terahertz radiation (100 μm - 1 mm) and microwaves (~30,000 μm). Infrared radiation spans roughly three orders of magnitude (750 nm and 100 μm).
An infrared detector is a photodetector that reacts to infrared (IR) radiation. The two main types of detectors are thermal and photonic.
The thermal effects of the incident IR radiation can be followed through many temperature dependent phenomena. Bolometers and microbolometers are based on changes in resistance. Thermocouples and thermopiles use the thermoelectric effect. Golay cells follow thermal expansion. In IR spectrometers the pyroelectric detectors are the most widespread.
The response time and sensitivity of photonic detectors can be much higher, but usually these have to be cooled to cut thermal noise. The materials in these are semiconductors with narrow band gaps. Incident IR photons can cause electronic excitations. In photoconductive detectors, the resistivity of the detector element is monitored. Photovoltaic detectors contain a p-n junction on which photoelectric current appears upon illumination. A few detector materials:
Types
Type Spectral range (μm)
Indium gallium arsenide (InGaAs) photodiodes 0.7-2.6 Germanium photodiodes 0.8-1.7 Lead sulfide (PbS) photoconductive detectors 1-3.2 Lead selenide (PbSe) photoconductive detectors 1.5-5.2 Indium arsenide (InAs) photovoltaic detectors 1-3.8 Platinum silicide (PtSi) photovoltaic detectors 1-5 Indium antimonide (InSb) photoconductive detectors 1-6.7 Indium antimonide (InSb) photodiode detectors 1-5.5 Mercury cadmium telluride (MCT, HgCdTe) photoconductive
detectors
0.8-25
1.1.1热探测器
Thermal Detectors
热探测器吸收红外辐射后，温度升高，可以使探测材料产生温差电动势、电阻率变化，自发极化强度变化，或者气体体积与压强变化等，测量这些物理性能的变化就可以测定被吸收的红外辐射能量或功率。分别利用上述不同性能可制成多种热探测器：
(1) 液态的水银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最多，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世纪最引人注目的一类探测器；
(5) 热释电探测器：有些晶体，如硫酸三甘酞、铌酸锶钡等，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，由此能测量红外辐射的功率。
1.1.2光子探测器
Photon(Quantum) Detectors
光子探测器吸收光子后，本身发生电子状态的改变，从而引起内光电效应和外光电效应等光子效应，从光子效应的大小可以测定被吸收的光子数。
(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结的光生伏特效应。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)量子阱探测器（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，使得电子和空穴被限制在低势能阱内，从而能量量子化形成量子阱。利用量子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；量子阱中基态电子浓度受掺杂限制，量子效率不高；响应光谱区窄；低温要求苛刻。
长波限
要在某种光子探测器中发射某种具体光子效应，光子的能量必须超过某一个确定值。但光子能量λ
νhc
=
E=
h
欲E超过某一确定值，波长必须小于某一极限值
λ。这个极限波长叫做该光子效应的长
c
波限。
)()(24.1m ev E E hc c μλ==
波长大于长波限的红外辐射，不能产生所需要的光子效应，因此也就不能被探测器探测出来。另一方面，波长短于c λ的红外辐射，当各波段的功率一定时，长波段包含的光子
数较多。
1.1.3 光子探测器与热探测器比较
Comparison between Photon Detectors and Thermal Detectors
（1） 光子探测器主要是测出光子的吸收速率，而热探测器是测出能量的吸收速率，所
以它们对辐射的响应的形式是不同的。
（2） 热探测器对各种波长的辐射都有相应，而光子探测器只对它长波限的一段波长区
间有响应。
（3） 热探测器一般在工作时不需要冷却，而光子探测器多数需要冷却。
（4） 热探测器的响应速度一般低于光子探测器，而响应时间长于光子探测器。
（5） 热探测器的性能与器件的尺寸、形状、工艺细节等有很大关系，因此要求有高的
工艺水平，产品性能不容易稳定，情况有点类似与薄膜型光子探测器，而单晶型
的光子探测器，无论在单晶生长、器件制造工艺及物理机构等方面都比较清楚、
先进、定型，产品能够规格化。
1.1.4 红外探测器分类
Category of Infrared Detector 红外探测器按所利用的效应可分成三大类：
热敏（型）红外探测器 响应元吸收红外辐射而使温度升高，利用温度升高所导致的体积膨胀、电阻的改变、温差电动势的产生或自发电极化的改变等，度量入射辐射的强弱。
光子（型）（或光电型）红外探测器 响应元内的电子直接吸收红外辐射的光子能量而发生运动状态的改变，利用这一改变所导致的电导的改变或电动势的产生等，度量入射辐射的强弱。
整流(型)红外探测器 红外辐射是频率比无线电波更高的电磁波。与无线电波一样，也可用结型器件（如半导体结、金属-半导体结、金属-金属结、约瑟夫逊结等）作混频器，进行外差接收。不过，这种方法通常用于相干性的远红外辐射（即远红外激光）的探测。 红外探测器按工作原理主要可分为红外红外探测器、微波红外探测器、被动式红外/微波红外探测器、玻璃破碎红外探测器、振动红外探测器、超声波红外探测器、激光红外探测器、磁控开关红外探测器、开关红外探测器、视频运动检测报警器、声音探测器等许多种类。
红外探测器按工作方式可分为主动式红外探测器和被动式红外探测器。
红外探测器按探测范围的不同又可分为点控红外探测器、线控红外探测器、面控红外探测器和空间防范红外探测器。
除了以上区分以外，还有其他方式的划分。在实际应用中，根据使用情况不同，合理选择不同防范类型的红外探测器，才能满足不同的安全防范要求。
Homework
1.What is the primary function of an infrared detector?
2.What is the atmospheric window?
3.Give the classification explanation of infrared detectors.
https://www.wendangku.net/doc/6614348555.html,pare the advantages and disadvantages between photon detectors and
thermal detectors.
1.2红外探测器的性能参数
Performance parameters of infrared detector
本讲的主要内容:
1.掌握红外探测器各性能参数的定义；
2.掌握红外探测器各性能参数的计算公式；
3.掌握红外探测器各性能参数的单位。
红外探测器是把入射的红外辐射功率转变成输出电压的功率探测器。
(图1[ 红外探测器的功能])，用特性参数表示其使用规范和特性。对1～14微米波段的探测器已有国际通用的参数。这些参数对远红外波段探测器也大体适用。
红外探测器或红外系统的性能好坏都用一些性能参数来表示。这些参数又叫做性能指标。从红外探测器的性能指标，再加上红外系统其他组成部分的参数以后，就可以确定整个红外系统的性能指标。下面分两点讨论红外探测器的性能指标。
（1）探测器的性能指标与其工作条件有密切关系，所以，再给出性能指标时，必须注明有关的工作条件。主要的工作条件有下列几方面：
1）信号（输入辐射）的光谱分布
2）电路频率范围
3）工作温度
4）光敏面的形状与尺寸
5）偏置情况
6）特殊工作条件
在说明了上述各种工作条件之后，我们就可以讨论探测器的性能指标了。
探测器的性能指标可分为实际指标与参考指标两种。实际指标时指对每个实际探测器直接测量出来的指标。参考指标则是对某类探测器折合到标准条件时的指标值。下面列举的探测器指标中，除了*
D之外，都是实际性能指标。即它们都是对个别探测器而言的。
*D 则是参考性能指标，它是对某类探测器而言的。探测器的主要性能指标有下面几个：
1. 响应度（响应率）R
Responsivity
响应度 器件的输出信号电压（方均根电压）与入射到探测器上的辐射功率之比，即
探测能力
测量条件为：①辐射源用500K 的黑体辐射，或其波长和功率均为已知的单色辐射；②入射辐射的功率应调制成按正弦变化,即正弦调制,输出电压也将按正弦变化；③输出电压和输入功率都用均方根值；④输出电压必须用开路电压；⑤辐射功率的大小，必须选择在输出电压与入射功率成正比的范围内。
2. 响应波长范围
Spectral Response
单色响应率与波长的关系(图2[红外探测器的两种典型的分谱响应曲线]),称为分谱响应曲线或响应光谱。
热敏型红外探测器的响应率与波长无关(至少在 1～15微米范围内)。光电型红外探测器有峰值波长λp 和长波限c λ。通常取响应率下降到λp 处的一半所在的波长为c λ。光电
探测只在c λλ≤范围内有响应, 因而又称为选择性红外探测器。图2[ 红外探测器的两种
典型的分谱响应曲线]的纵轴通常用相对单位表示。
)()(24.1m ev E E hc c μλ==
3．噪声电压
Noise voltage
如果测量探测器输出的电子系统有足够大的放大倍数，即使没有入射辐射，也可看
到有一些毫无规律的、事前无法预测的电压起伏。它的均方根值称为噪声电压。此噪
声来源于探测器中的某些基本的物理过程，是无法消除的。
4. 噪声等效功率
Noise Equivalent Power（NEP）
当入射红外辐射所产生的输出电压正好等于探测器本身的噪声电压时，这时的入射
辐射功率称为噪声等效功率NEP。这是一个可测的量。设入射辐射功率为，测得探测器的噪声电压为，则按照比例关系，＝的辐射功率为
噪声电压与测量放大器的带宽f?有关。对于红外探测器f
∝。通常用单位带宽时的NEP表征
N?
探测器探测弱辐射信号的本领。此参数适用于所有的红外波段的探测器。
Noise-equivalent power (NEP) is a measure of the sensitivity of an optical detector or detector system. It is defined as the signal power which gives a signal to noise ratio of 1 for an integration time of half a second, or more technically the radiant power that produces a signal to noise ratio of unity at the output of a given optical detector at a given data-signaling rate or modulation frequency, operating wavelength, and effective noise bandwidth. Therefore, it is desirable to have as low an NEP as possible, since a small NEP means a high signal to noise ratio (SNR).
The advantage of expressing a detector's sensitivity in NEP as opposed to a SNR is that the NEP remains constant for a given detector. For example, if a detector was placed 1 meter from the source it was observing, it would have a particular SNR. If the detector was then moved to 2 meters from the source, the amount of power from the source reaching it would be reduced but the noise could be assumed to stay the same, thus the SNR would have been reduced. However the NEP would remain the same for both of these measurements.
Note 1:Some manufacturers and authors define NEP as the minimum detectable power per square root bandwidth. When defined this way, NEP has the units of watts per (hertz)1/2. Therefore, the term is a misnomer, because the units of power are watts. Note 2: Some manufacturers define NEP as the radiant power that produces a signal-to-dark-current noise ratio of unity. The NEP measurement is valid only if the dark-current noise dominates the noise level.
5. 探测度
Detectivity
探测度D ，它的定义为NEP 的倒数：N R P N S NEP D ==
=1 习惯上，D 越大越好，而NEP 是越小越好。 探测器的噪声等效功率值与探测器的面积有关,因而不能用它比较两个不同面积的探测器的优劣。通过分析,大多数红外探测器的噪声等效功率NEP ∝
，考虑到带宽f ?,则 NEP ∝。为了比较不同来源的红外探测器，制定了规一化的探测率D *，叫做比探测度或归一化的探测度。D *是从探测度D 定义出来的：
f A D D*?=
这就是当探测器的响应元面积为1厘米2，放大器带宽为1赫时，单位功率所能给出的信噪比。这个数值越大,探测器就越好。测量D *的条件与测量 和 的条件相同。谈到一个探测器的探测率D *时，必须指明源的性质、调制频率和放大器的带宽，规定的写法为D *（辐
射源，调制频率，带宽）,如D * (500K,800，1)、D * (p ，800,1)等。在实践中,用单色辐射源测和D *比较困难,一般都是测量器件对500K 黑体辐射源的探测率和以相对值表示的分谱响应，再转换到单色辐射率。
5. 响应时间
Response Time
当入射辐射突然照射到探测器上时，它的输出需要经过一定时间才能上升到与入射辐射功率相对应的稳定值。当辐射突然撤离时，也需要一定时间才能下降到最初的稳定值。一般说来，上升或下降所需的时间是相等的，称为探测器的响应时间τ。
)1(0τt t e V V --=
当τ=t 时， 0063.0)11(V e V V t =-= 上升
037.0V V t = 下降
6. 其他参数
Other Performance Parameters
探测器的工作温度、工作时的外加电压或电流、响应元的面积、电阻和低温工作的探测器的立体角等，都是设计或使用时所必须考虑的。
7. 探测器的比较
热敏探测器是在室温条件下能探测到15微米以至远红外波段的器件；与入射辐射的波长无关,可以用作辐射功率的绝对值测量;探测率为108～109厘米·赫/瓦，响应时间为10-3～
10-2秒。光子探测器对波长有选择性，探测长波时需要在低温下工作。降低工作温度可提高探测率探测率为109～1011厘米·赫/瓦，响应时间为10-4～10-9秒。几种常用探测器的
分谱探测率见图3[ 各种红外探测器的分谱探测率曲线]。表[典型红外辐射探测器特性]中列出几种红外辐射探测器的主要参数，所列数据表示一般探测器的大致参数范围，最佳探测器的参数可超出上述范围。
一切物体都在不断发出红外辐射，因而人们的周围处处都有红外辐射。这些从环境中发射出来的红外辐射称为背景辐射。当使用红外探测器探测特定的信号辐射时，周围环境红外辐射的影响是不可避免的。它们从各个方向投射到探测器上，引起探测器的响应。其总功率通常要比信号辐射功率大得多。如果这一功率恒定不变，就可以从总的输出中减去其分量，从而消除其影响。
事实上，背景辐射并不是恒定不变的，其功率或光子数都在一个平均值上下涨落。这个涨落可能最终影响到红外探测器的工作性能。
探测器的噪声一般来自探测器的探测机理本身，如果探测器的性能好，它本身的噪声电压就很低，以至它的输出能反映出背景辐射的涨落。这时的噪声就是背景辐射噪声。
用这一噪声计算所得的探测率称为背景辐射限探测率。
对于光电类红外探测器，背景辐射显然与探测器的长波限c有关。因为在整个背景辐射中,只有波长≤c的辐射能引起探测器的响应。假设响应元对这类辐射的量子效应为1，背景辐射为295K的黑体辐射,探测器的视场角为180°,则从理论上可以计算出背景辐射
限探测率与长波限的关系。图3[ 各种红外探测器的分谱探测率曲线]右上角两条虚线分别代表理论计算的光伏型探测器和光导型探测器的背景辐射限探测率,前者是后者的
倍。对于低温工作的光电型探测器，加适当的冷屏以缩小对背景辐射的视场角，可以提
高背景辐射限探测率。例如,用60°的视场角,可比图中的理论值高一倍。
热敏类探测器对各种波长的辐射具有相同的响应率，理论计算所得的295K背景辐射所决定的背景辐射限探测率为＝1.81×1010 (cm·Hz/W)。
Homework
1.What is the definition of responsivity?
2.What is the definition of noise equivalent power?
3.Give the explanation of detectivity.
4.What performance parameters can be used to describe the
detectors ability of detecting weak signals?
1.3 红外探测器性能参数的测量
Measurement of infrared detector performance parameters
本讲的主要内容:
1. 掌握探测率的测量方法；
2. 掌握光谱响应的测量方法；
3. 掌握响应时间的测量方法。
1.3.1 探测率的测量
Detectivity measurement
探测度D 的测量，随探测器类型而异。公共装置方块图如图所示。前置放大器的噪声必须比探测器的噪声低得多。在测量对m μ3以上波长有显著响应的探测器是，所用黑体的温度常为500K 。探测器上的照度常在2610cm W -附近。调制频率视探测器的响应速度而定，从慢的热探测器的10Hz 直到快的光子探测器的1000Hz 。频率适宜时，探测度最高。斩光器可采用等间距狭缝，狭缝宽度为黑体孔径的1.15倍时，可以得到近似的简谐调制。
1.3.2 光谱响应的测量
Spectral response measurement
测量相对光谱响应的实验装置方框图如图所示，热电偶（或热电堆）对一切波长的响应度几乎都是相等的。在单色仪的各种不同波长辐射的照射下，调节单色仪的缝宽，使得热电偶的响应始终为某一个固定值，那么，这就表示不同波长红外辐射的辐射功率已经被调节到彼此相等了。用这些辐射功率相等的红外辐射依次照射到探测器上，并记录探测器的输出信号值，就可以得到探测器对各种不同波长的辐射的响应度的相对变化。这也就是我们要求的相对光谱响应。对光子探测器进行测量时，调制频率不妨取几十赫，尽管此时探测度比较低，但测相对光谱响应仍是可以的。
测绝对光谱响应要对热电偶或热电堆进行校正。但从探测器的相对光谱响应曲线赫一个已测定的)
f
D?值，也可以确定其绝对光谱响应。后一种方法比较方便。
T
,
,
(*f
1.3.3 响应时间的测量
response time measurement
测量响应时间有两类方法：
（2）矩形辐射脉冲法
红外探测器的时间常数的变化范围，约从ms
10-。它们都可以用矩形
50到sμ2
辐射脉冲法测量。
用宽带放大器与示波器可以观察到器件输出信号随时间的变化，如图所示。它
通常近似按指数率τt
e-下降，由此可求出时间常数τ。
（3）改变调制频率法
此法适用于测量大于sμ
10的时间常数。其实验装置与测量D的实验装置相同，
但用一个变速马达改变调制频率，并用真空管福特表测量输出电压。结果得到信号随频率的变化，这就是探测器的频率响应，如图所示。图中的横坐标上取两个适当的频率1f 和2f ，并从曲线的纵坐标得出对应的信号值1s 和2s 。则器件的响应时间τ，可
由下式推算：
[]2121212222222
1)()(21S f S f S S --?=πτ
1s 和2s 必须相差10%以上，否则误差太大。
Homework
1. Explain the measurement method of detectivity.
2. Explain the measurement method of spectral response.
3. Explain the measurement method of response time.
有线被动红外探测型号 有线被动红外探测器参数介绍
有线被动红外探测型号有线被动红外探测器参数介绍 有线被动红外探测型号有哪些？这是一款特殊的四鉴（红外+红外+微波+专用集成电路）合成的室外入侵探测器。依靠其先进的高位数字信号处理技术来处理3个感应器的信号，具有超强的稳定性。能在2种敏感等级上有3种不同的检测模式，为给现场环境选择最好的检测方法，并在最佳的检测能力和最低的误报率之间的得到最佳的比率。探测器还有微波单独检测的B模式，以避免涂料喷洒在镜头上带来损害。其独特的防水设计非常适合户外安装。以下是有线被动红外探测器参数介绍。 以此同时，还有其他功能，如微波防遮挡技术和报警记忆等功能。
功能说明： -双红外和微波检测技术-微带脉冲传输技术 -微波防遮挡技 术-4平面上18光束菲涅耳透镜带 -温度线性补 偿-垂直调整 -检测模式-B-“或”-“与” -抗氧化光学零件 -检测灵敏度可 选-墙体安装、墙角安装 -记忆报警模 式-整体视角：90°探测器距离：12米 -抗太阳 光 -Ip 65防水设计 -防宠物25 斤-通用链接器可选
技术参数： 电源规格：9-12V DC 消耗电流：30mA 微波评率：10.525G 自检时间：110s 安装高度： 1.5m-2.4m 报警时间：2s 抗RFI/EMI： 0.1-500MHz/3V/m 抗白光: >100000LUX 温度补偿方式：数字方式温度补偿 使用温度： -10℃/+55℃ 使用湿度（RH）：95% 灵敏度： 2级可调 检测速度： 0.2m/s to 3.5m/s 尺寸：160mmX65mmX50.5mm 探测范围： 12mX12m 110°（标准透镜） 12mX3m 12°（幕帘透镜） 12mX12m 110°（防宠物透镜）
主动红外探测器的安装调试指南_百度文库
主动红外探测器的安装调试指南 探测器安装的一般原则 设置在通道上的探测器,其主要功能式防备人的非法通行,为了防止宠物、小动物等引起误报,探头的位置一般应距离地面50 M 以上。遮光时间应调整到较快的位置上,对非法入侵作出快速反应。 设置在围墙上的探测器,其主要功能是防备人为的恶意翻越,顶上安装和侧面安装两种均可。 顶上安装的探测器，探头的位置应高出栅栏，围墙顶部25 M,以减少在墙上活动的小鸟、小猫等引起误报。四光束探测器的防误报能力比双光束强,双光束又比单光束强。 侧面安装则是将探头安装在栅栏,围墙靠近顶部的侧面,一般是作墙壁式安装,安装于外侧的居多。这种方式能避开小鸟、小猫的活动干扰。 每一种方式都又他们自己的优点或缺陷,工程商对每一种安装方式都又他们自己的偏爱。用户应根据自己建筑物的特点和防盗要求加以选用。 特别提醒 1.线路绝对不能明敷,必须穿管暗设,这是探测器工作安全性的最起码的要求。 2?安装在围墙上的探测器，其射线距墙沿的最远水平距离不能大于30 M,这一点 在围墙以弧形拐弯的地方需特别注意。 3.配线接好后,请用万用表的电阻档测试探头的电源端①、②端子，确定没有短路故障后方可接通电源进行调试。 探测器的工程调试 投光器光轴调整 打开探头的外罩,把眼睛对准瞄准器,观察瞄准器内影响的情况,探头的光学镜片可以
直接用手在180°范围内左右调整,用螺丝刀调节镜片下方的上下调整螺丝,镜片系统有上下12°的调整范围,反复调整使瞄准器中对方探测器的影响落入中央位置。 在调整过程中注意不要遮住了光轴,以免影响调整工作。 投光器光轴的调整对防区的感度性能影响很大,请一定要按照正确步骤仔细反复调整。 受光器光轴调整 第一步:按照"投光器光轴调整"一样的方法对受光器的光轴进行初步调整。此时受光器上红色警戒指示灯熄灭,绿色指示灯长亮,而且无闪烁现象,表示套头光轴重合正常,投光器、受光器功能正常。 第二步:受光器上有两个小孔,上面分别标有"+" 和"-",用于测试受光器所感受的红外线强度,其值用电压来表示,称为感光电压。将万用表的测试表笔（红"+"、黑"-" 插入测量受光器的感光电压。反复调整镜片系统使感光电压值达到最大值。这样探头的工作状态达到了最佳状态。 注意事项:四光束探测器有两组光学系统,需要分别遮住受光器的上、下镜片,调整至上、下感光电压值一致为止。较古老的四光束探测器两组光学系统是分开调节由于涉及到发射器和接受器两个探头共四个光学系统的相对应关系,调节起来相当 困难,需要特别仔细 调节,处理不当就会出现误报或者防护死区。ABF 四光束探测器已把两个部分整合为一体调节,工程施工容易多了。 遮光时间调整 在受光器上设有遮光时间调节钮，一般探头的遮光时间在50m/s?500m/s间可调,探头在出厂时,工厂里将探头的遮光时间调节到一个标准位置上,在通常情况下,这个位置是一种比较适中的状态,都考虑了环境情况和探头自身的特点,所以没有特殊的原因,也无须调节遮光时间。如果因设防的原因需要调节遮光时间,以适应环境的变化。一般而言,遮光时间短,探头敏感性就快,但对于像飘落的树叶、飞过的小鸟等的敏感度也强,误报警的可能性增多。遮光时间长,探头的敏感性降低,漏报的可能性增多。工程师应根据
主动红外探测器的安装指南
主动红外探测器的安装指南 一、探测器的安装方法 （一）支柱式安装 比较流行的支柱有圆形和方形两种，早期比较流行的是圆形截面支柱，现在的情况正好反过来了，方形支柱在工程界越来越流行。主要是探测器安装在方形支柱上没有转动、不易移动。除此以外，有广泛的不锈钢、合金、铝合金型材可供选择也是它的优势之一。在工种上的另外一种做法是选用角钢作为支柱，如果不能保证走线有效地穿管暗敷，让线路裸露在空中，这种方法是不能取的。 支柱的形状可以是"1"字形、"Z"字形或者弯曲的，由建筑物的特点及防盗要求而定，关键点在于支柱的固定必须坚固牢实，没有移位或摇晃，以利于安装和设防、减少误报。 （二）墙壁式安装 现在防盗市场上处于技术前沿的主动红外线探测器制造商，能够提供水平180°全方位转角,仰俯20°以上转角的红外线探测器，如ALEPH主动红外线探测器HA、ABT、ABF 系列产品，可以支持探头在建筑物外壁或围墙、栅栏上直接安装。 （三）探测器安装的一般原则 设置在通道上的探测器，其主要功能式防备人的非法通行，为了防止宠物、小动物等引起误报，探头的位置一般应距离地面50 M以上。遮光时间应调整到较快的位置上，对非法入侵作出快速反应。 设置在围墙上的探测器，其主要功能是防备人为的恶意翻越，顶上安装和侧面安装两种均可。 顶上安装的探测器，探头的位置应高出栅栏，围墙顶部25 M，以减少在墙上活动的小鸟、小猫等引起误报。四光束探测器的防误报能力比双光束强，双光束又比单光束强。 侧面安装则是将探头安装在栅栏，围墙靠近顶部的侧面，一般是作墙壁式安装，安装于外侧的居多。这种方式能避开小鸟、小猫的活动干扰。 每一种方式都又他们自己的优点或缺陷，工程商对每一种安装方式都又他们自己的偏爱。用户应根据自己建筑物的特点和防盗要求加以选用。 （四）特别提醒 1．线路绝对不能明敷，必须穿管暗设，这是探测器工作安全性的最起码的要求。 2．安装在围墙上的探测器，其射线距墙沿的最远水平距离不能大于30 M，这一点在围墙以弧形拐弯的地方需特别注意。
红外探测技术及红外探测器发展现状
红外探测技术及红外探测器发展现状 中国安防行业网2014/7/25 14:10:00 关键字：红外,探测技术,发展现状浏 览量：6731 一、技术现状 红外探测技术目前主要分为近红外、中红外和远红外三种研究领域。 其中，中红外探测技术由于中红外线的高强度和高穿透性，应用最为广泛，研究也最为成熟，甚至可以分析物质的分子组成； 远红外的主要优点就是其穿透性，可用于探测、加热等，应用也比较广泛。 只有近红外，由于其强度小，穿透力一般，故长期以来没有引起重视，只是近些年来才成为研究热点，因为用近红外技术可以做某些成分的定量检测，最关键的是还不必破坏试样。 （一）技术优势 红外技术有四大优点：环境适应性好，在夜间和恶劣天候下的工作能力优于可见光；隐蔽性好，不易被干扰；由于是靠目标和背景之间、目标各部分的温度和发射率差形成的红外辐射差进行探测，因而识别伪装目标的能力优于可见光；红外系统的体积小，重量轻，功耗低。 （二）制约因素 目标的光谱特性；探测系统的性能；目标和探测口之间的环境和距离——这三大因素是红外技术发展过程中需要解决的主要问题。例如：为充分利用大气窗口，探测器光谱响应从短波红外扩展到长波红外，实现了对室温目标的探测；探测器从单元发展到多元，从多元发展到焦平面，上了两大台阶，相应的系统实现了从点源探测到目标热成象的飞跃；系统从单波段向多波段发展；发展了种类繁多的探测器，为系统应用提供了充分的选择余地。 （三）国内领先技术 红外探测器芯片一直受制于西方政府和供应商。为打破国外技术垄断，2012年4月，高德红外用2.4亿元超募资金实施“红外焦平面探测器产业化项目”。2014年2月25日，高德红外公告，公司“基于非晶硅的非制冷红外探测器”项目成果已获湖北省科技厅鉴定通
红外探测器原理
红外探测器原理 安防2007-10-16 10:17:07 阅读888 评论3 字号：大中小订阅 被动红外探测器 凡是温度超过绝对0℃的物体都能产生热辐射，而温度低于1725℃的物体产生的热辐射光谱集中在红外光区域，因此自然界的所有物体都能向外辐射红外热。而任 何物体由于本身的物理和化学性质的不同、本身温度不同所产生的红外辐射的波 长和距离也不尽相同，通常分为三个波段。 近红外：波长范围0.75～3μm 中红外：波长范围3～25μm 远红外：波长范围25～1000μm 人体辐射的红外光波长3～50μm，其中8～14μm占46%，峰值波长在9.5μm。㈠被动红外报警探测器 在室温条件下，任何物品均有辐射。温度越高的物体，红外辐射越强。人是恒温动物，红外辐射也最为稳定。我们之所以称为被动红外，即探测器本身不发 射任何能量而只被动接收、探测来自环境的红外辐射。探测器安装后数秒种已适 应环境，在无人或动物进入探测区域时，现场的红外辐射稳定不变，一旦有人体 红外线辐射进来，经光学系统聚焦就使热释电器件产生突变电信号，而发出警报 。被动红外入侵探测器形成的警戒线一般可以达到数十米。 被动式红外探测器主要由光学系统、热传感器（或称为红外传感器）及报警 控制器等部分组成。其核心是不见是红外探测器件，通过关学系统的配合作用可 以探测到某个立体防范空间内的热辐射的变化。红外传感器的探测波长范围是8～14μm，人体辐射的红外峰值波长约为10μm，正好在范围以内． 被动式红外探测器（Passive Infared Detector，PIR）根据其结构不同、警 戒范围及探测距离也有所不同，大致可以分为单波束型和多波束型两种。单波束PIR采用反射聚焦式光学系统，利用曲面反射镜将来自目标的红外辐射汇聚在红外传感器上。这种方式的探测器境界视场角较窄，一般在5°以下，但作用距离较远，可长达百米。因此又称为直线远距离控制型被动红探测器，适合保护狭长的走廊、通道以及封锁门窗和围墙。多波束型采用透镜聚焦式光学系统，目前大都采 用红外塑料透镜——多层光束结构的菲涅尔透镜。这种透镜是用特殊塑料一次成
红外技术的发展现状与发展趋势
红外技术的发展现状与发展趋势 第一部分红外技术的发展及主要应用领域 红外技术的发展 1800年，英国天文学家F.W.赫歇耳利用水银温度计来研究太阳光的能量分布发现了红外辐射，从那时起，人们就致力于研究各种红外探测器以便更好地研究和探测红外辐射。在红外探测器发展中，以下事件具有重要意义： 上世纪70年代，热成像系统和电荷耦合器件被成功地应用。 上世纪末以焦面阵列（FPA）为代表的红外器件被成功地应用。 红外技术的核心是红外探测器。 红外探测器 单元红外探测器：如InSb（锑化铟）、HgCdTe（碲镉汞）、非本征硅，以及热电等探测器。 线列：以60元、120元、180元和256元等，可以拼接到1024元甚至更多元。 4N系列扫描型焦平面阵列：如211所的研制生产的4x288。 凝视型焦平面阵列(IRFPA)： 致冷型256x256、320x240、384x288，更大规模的如640x512，1024×1024和1280×720 元阵列也已有了； 非致冷型160×120、320x240已广泛应用于各个行业中，384x288、640x480也已开始应用。 红外探测器按其特点可分为四代： 第一代（1970s－80s）：主要是以单元、多元器件进行光机串/并扫描成像； 第二代（1990s－2000s）：是以4x288为代表的扫描型焦平面； 第三代：凝视型焦平面； 第四代：目前正在发展的以大面阵、高分辨率、多波段、智能灵巧型为主要特点的系统芯片，具有高性能数字信号处理功能，甚至具备单片多波段探测与识别能力。 目前非制冷焦平面探测器的主流技术为热敏电阻式微辐射热计，根据使用的热敏电阻材料的不同可以分为氧化钒探测器和非晶硅探测器两种。 非制冷焦平面阵列探测器的发展，其性能可以满足部分的军事用途和几乎所有的民用领域，真正实现了小型化、低价格和高可靠性，成为红外探测成像领域中极具前途和市场潜力的发展方向。 氧化钒技术由美国的Honeywell公司在九十年代初研发成功，目前其专利授权BAE、L-3/IR、 FLIR-INDIGO、DRS、以及日本NEC、以色列SCD等几家公司生产。非晶硅技术主要由法国的 CEA/LETI/LIR实验室在九十年代末研发成功，目前主要由法国的SOFRADIR和ULIS公司生产。 目前世界上只有美国、法国、日本、以色列四个国家拥有非制冷焦平面探测器产业化生产的能力，其核心技术仅有美国和法国两个国家掌握，日本和以色列则由美国取得技术许可，在其国内生产和有限制地使用。对我国的出口则设置了更多严格的限制，如大家遇到的帧频限制。
红外探测器主要参数定义
红 外 探 测 器 1．量子效率 在某一特定波长上，每秒钟产生的光电子数与入射光子数之比。对理想的探测器，入射一个光子发射一个电子，1)(=λη。当然实际上不是所有的光子都可以被吸收，因此1)(<λη。 探测器对波长为λ处的量子效率可以表示为： hv P e I S //)(=λη 其中S J h .106260755.634-?=，是普朗克常数，e 是元电荷。 2. 响应率 输出信号电压S 与输入红外辐射功率P 之比即： ）或（W A W V P S R /)/(= 3. 响应波长范围 单色响应率与波长的关系，称为光谱响应曲线或响应光谱。热敏型红外 探测器的响应率与波长无关。光电型红外探测器有峰值波长p λ和长波限c λ。 通常取响应率下降到p λ一半所在的波长为c λ。 光电探测器只有在小于c λ范围有响应，因此称为选择性红外探测器。
对于光子探测器，仅当入射光子的能量大于某一极小值时才能产生光电效应。就是说，探测器仅对波长小于cλ，或者频率大于的光子才有响应。因此，光子探测器的响应随波长线性上升，然后到某一截止波长cλ突然下降为零。 而热型探测器响应波长无选择性，对可见光到远红外的各种波长的辐射同样敏感，在室温工作。灵敏度低、响应时间偏长，最快的响应时间也在毫秒量级。热释电探测器主要应用于被动式的传感器中，主要应用于防盗报警、来客告知等被动探测以及石油化工、电力等行业的温度测量、温度检测等灵敏度不是很高的场合。此外，热释电材料是还是制备非制冷红外成像设备的重要材料。 常见红外光子探测器及响应波段 4.噪声 如果测量探测器输出的电子系统有足够大的放大倍数，即使没有入射辐射。也可以看到一些毫无规律的电压起伏,它的均方根称为噪声电压N，此噪声来源于探测器中的某些基本的物理过程。探测器的噪声主要有以下几个来源：f/1噪声(闪烁噪声)，暗电流噪声(热噪声)以及光电流噪声。 f/1噪声为低频噪声，在AlGaAs GaAs/QWIP中的影响很小，不是主要的制约因素。制约器件性能的主要因素是暗电流噪声和光子噪声，即载流子
主动红外与被动红外探测器的区别及应用
主动红外与被动红外探测器的区别及应用 主动红外入侵探测器是由发射机和接收机组成，发射机是由电源、发光源和光学系统组成，接收机是由光学系统、光电传感器、放大器、信号处理器等部分组成。 主动红外探测器是一种红外线光束遮挡型报警器，发射机中的红外发光二极管在电源的激发下，发出一束经过调制的红外光束（此光束的波长约在0.8～0.95微米之间）， 经过光学系统的作用变成平行光发射出去。此光束被接收机接收，由接收机中的红外光电传感器把光信号转换成信号，经过电路处理后传给报警控制器。 由发射机发射出的红外线经过防范区到达接收机，构成了一条警戒线。正常情况下，接收机收到的是一个稳定的光信号，当有人入侵该警戒线时，红外光束被遮挡， 接收机收到的红外信号发生变化，提取这一变化，经放大和适当处理，控制器发出的报警信号。目前此类探测器有二光束、三光束还有多光束的红外栅栏等。 一般应用在周界防范居多，最大的优点就是防范距离远，能达到被动红外的十倍以上探测距离。 被动红外探测器主要是根据外界红外能量的变化来判断是否有人在移动。人体的红外能量与环境有差别，当人通过探测区域时，探测器收集到的这个不同的红外能量的位置变化，进而通过分析发出报警。 但外界环境是：不但人体会发出红外能量，许多物体在一定的条件下都会散发红外能量，而在可见光中这种能量尤其突出，所以任何被动红外探测器的抗白光干扰就成了一个重要的指标。在室内光线稳定、红外能量比较恒定的情况下，这种探测方式表现非常好。但室外情况就不同了，长期以来被动红外红外探测在室外只有极少数厂家才能做到。正所谓室内室外一小步，科技含量三大步。 主动红外探测器设备选择 1．根据防范现场最低、最高温度及其持续时间，选择工作温度与之适合的主动红外入侵探测器；若环境温度过低可使用专用加热器以保证探测器的正常工作。 2．主动红外入侵探测器受雾影响严重，室外使用时均应选择具有自动增益功能的设备（此类设备当气候变化时灵敏度会自动调节）；另外，所选设备的探测距离实际警戒距离留出20%以上的余量，以减少气候变化引起系统的误报警。 3．在室外使用时一定要选用双光束或3光束主动红外入侵探测器，以减少小鸟、落叶等引起系统的误报警。 4．主动红外入侵探测器中所用红外发光二极管波长分别在0.85μm 和0.95μm附近。前者有红曝现象产生，其隐蔽性不如后者好。 5．多雾地区、环境脏乱风沙较大地区的室外不宜使用主动红外入侵测器。 6．在空旷地带或在围墙上、屋顶上使用主动红外入侵探测器时，应选择具有避雷功能
中远红外探测器发展动态
中远红外探测器发展动态 1 红外光电探测器的的历史 红外探测成像具有作用距离远、抗干扰性好、穿透烟尘雾霾能力强、可全天候、全天时工作等优点在军用和民用领域都得到了极为广泛的应用按照探测过程的物理机理，红外探测器可分为两类即热探测器和光电探测器。光电探测器的工作原理是目标红外辐射的光子流与探测器材料相互作用，并在灵敏区域产生内光电效应。因具有灵敏度高、响应速度快的优点，光电探测器在预警、精确制导、火控和侦察等红外探测系统中得到广泛应用。 红外焦平面阵列可探测目标的红外辐射，通过光电转换、电信号处理等手段，可将目标物体的温度分布图像转换成视频图像，是集光、机、电等尖端技术于一体的红外光电探测器H。目前许多国家，尤其是美国等西方军事发达国家，都花费大量的人力、物力和财力进行此方面的研究与开发，并获得了成功。红外光电探测器研究从第一代开始至今已有40余年历史，按照其特点可分为三代。第一代(1970s～1980s)主要是以单元、多元器件进行光机串／并扫描成像，以及以4×288为代表的时间延迟积分(TDI，time delay integration)类扫描型(scanning)红外焦平面列阵。单元、多元探测器扫描成像需要复杂笨重的二维、一维扫描系统结构，且灵敏度低。第二代红外光电探测器是小、中规格的凝视型(staring)红外焦平面列阵。M×N凝视型红外焦平面探测元数从1元、N元变成M×N元，灵敏度也分别从l与N1/2增长M×N1/2倍和M1/2。而且，大规模凝视焦平面阵列，不再需要光机扫描，大大简化整机系统。 目前，正在发展第三代红外光电探测器。探测器具有大面阵、小型化、低成本、双色(two-color)与多色(multi-color)、智能型系统级灵巧芯片等特点，并集成有高性能数字信号处理功能，可实现单片多波段融合高分辨率探测与识别。因此，本文将重点综述三代红外光电探测器的材料体系及其研究现状，并分析未来红外光电探测器的材料选择及发展趋势。 2 三代探测器的材料体系与发展现状 红外光电探测器的材料很多，但真正适于发展三代红外光电探测器，即响应波段灵活可调的双色与多色红外焦平面列阵器件的材料则很少。目前，主要有传统的HgCdTe和QWIPs，以及新型的二类SLs和QDIPs，共四个材料体系。作为
主动红外探测器的安装技术探讨
主动红外探测器的安装技术探讨 探测器的安装方法 1. 支柱式安装 支柱式安装是最普遍的安装方式，支柱有圆管和方管两种，圆管形支柱的材料市场上较多，而方管形支柱不会使安装在上面的探测器产生角向位移，使系统更稳定，所以在业界越来越流行。考虑到是户外使用，无论使用何种支柱，都应该采用金属材质，并做防锈处理。 支柱的形状可以是“I”型、“L”型、“Z”型，由建筑物的特点及防盗要求而定，关键在于固定支柱一定要牢固，不易摇晃，以利于安装、系统设防，减少误报，漏报。 每一种方式都有优缺点，所以工程商应根据建筑物的特点和防范要求因地制宜地选用。 2. 墙壁式安装 现在防盗市场上处于技术前沿的主动红外线探测器制造商，能够提供水平180°全方位转角,仰俯20°以上转角的红外线探测器，如ALEPH主动红外线探测器HA、ABT、ABF系列产品，可以支持探头在建筑物外壁或围墙、栅栏上直接安装。 3. 红外对射探测器安装的一般原则 A、设置在通道上的探测器 其主要功能式防备人的非法通行，为了防止宠物、小动物等引起误报，探头的位置一般应距离地面50 M以上。同时因在地面的物体都可具有较高的穿行速度，探头的遮光时间应调整到较快的位置上，对非法入侵做出快速反应。 B、设置在围墙上的探测器 其主要功能是防备人为的恶意翻越，顶上安装和侧面安装两种均可。顶上安装的探测器，探头的位置应高出栅栏，围墙顶部25 M，以减少在墙上活动的小鸟、小猫等引起误报。四光束探测器的防误报能力比双光束强，双光束又比单光束强。侧面安装则是将探头安装在栅栏，围墙靠近顶部的侧面，一般是作墙壁式安装，安装于外侧的居多。这种方式能避开小鸟、小猫的活动干扰。 每一种方式都又他们自己的优点或缺陷，工程商对每一种安装方式都又他们自己的偏爱。用户应根据自己建筑物的特点和防盗要求加以选用。 特别提醒 线路绝对不能明敷，必须穿管暗设，这是探测器工作安全性的最起码的要求。 安装在围墙上的探测器，其射线距墙沿的最远水平距离不能大于30 M，这一点在围墙以弧形拐弯的地方需特别注意。 配线接好后，请用万用表的电阻档测试探头的电源端①、②端子，确定没有短路故障后方可接通电源进行调试。 安装在弧形或者不规则围墙上的探测器，其探测射线距墙弧沿的最大弦高不能大于15～20cm这样一个人体攀爬的动作距离，如超过就必须增加探测器数量来分割。考虑到成本，也可结合使用室外型的长距离多鉴探测器（如Aleph的XC-1XTN、RISCO的WatchOUT室外系列，Bosch的OD850），不过应仔细调整PIR的探测范围，以防误报，这一点需要特别注意。 在有树枝、落叶和飞禽较多的地方，应采用两光束以上的对射探测器，由于树枝、飞禽等体积相对于人体而言较小，一般只能遮挡一条光束，因此利用多光束探测器同时遮断才会报警的特性，可以有效防止误报。同时还可以利用对射的遮光时间调整功能，因为是同样遮断红外光线，落叶或者飞禽的遮断时间通常要短于人翻越围墙的遮断时间，因为速度是前者快。通过这两个措施，周界系统可以有效地区分误报。 根据调查数据显示，50%以上的对射故障是由闪电或电涌所致。为防止直击闪电以外引起的受损和误报，整个周界报警系统必须良好的接地，探测器中也应安装一些电涌吸收管，在此种前提下，产品本身电路的防雷指标也很重要，一般以KV表示，ALEPH公司的XA系列对射产品的的防雷及电涌指标高达6KV。
热释电红外传感器简介(相关知识)
热释电红外传感器简介 被动式红外探测器不需要附加红外辐射光源，本身不向外界发射任何能量，而是由探测器直接探测来自移动目标的红外辐射，因此才有被动式之称。被动式红外探测器是利用热释电效应进行探测的。被动式红外探测器又称为热释电红外探测器，其主要工作原理便是热释电效应。热释电效应是指如果使某些强介电质材料(如钦酸钡、钦错酸铅P(zT)等)的表面温度发生变化，则随着温度的上升或下降，材料表面发生极化，即表面上就会产生电荷的变化，从而使物质表面电荷失去平衡，最终电荷变化将以电压或电流形式输出。 热释电红外传感器通过接收移动人体辐射出的特定波长的红外线，可以将其转化为与人体运动速度，距离，方向有关的低频电信号。当热释电红外传感器受到红外辐射源的照射时，其内部敏感材料的温度将升高，极化强度减弱，表面电荷减少，通常将释放掉的这部分电荷称为热释电电荷。由于热释电电荷的多少可以反映出材料温度的变化，所以由热释电电荷经电路转变成的输出电压也同样可以反映出材料温度的变化，从而探测出红外辐射能量的变化。红外探测器的光学系统可以将来自多个方向的红外辐射能量聚焦在探测器上，这样红外探测器就可以探测到某一个立体探测空间内热辐射的变化。 当防范区域内没有移动的人体时，由于所有的背景物体(如墙壁、家具等)在室温下红外辐射的能量比较小，而且基本上是稳定的，所以不能触发报警器。当有人体突然进入探测区域时，会造成红外辐射
能量的突然变化，红外探测器将接收到的活动人体与背景物体之间的红外热辐射能量的变化转化为相应的电信号，电信号的大小，决定于敏感元件温度变化的快慢，经过后级比较器与状态控制器产生相应的输出信号U，送往报警器，发出报警信号。红外探测器的探测波长为8~14um，人体的红外辐射波长正好处于这个范围之内，因此能较好的探测到活动的人体。被动式红外探测器属于空间控制型探测器，其警戒范围在不同方向呈多个单波束状态，组成锥体感热区域，构成立体警戒。 由于被动式红外技术具有监测距离较远，灵敏度较高，节能价廉等优点，本课题采用红外探测器作为报警探测器，并在设计中增加了自动声光报警的功能，使报警系统更加趋于完善。 2 热释电红外传感器电路图 热释电红外线(PIR)传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器，它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装置。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路。 图2-3为热释电红外传感器的内部电路框图。
主动红外探测器技术手册
主动红外探测器技术手册 1、【基本信息】 1.1 器材名称：主动红外探测器（对射） 1.2器材型号：SBT-30S/60S/100S、SBM-50S/75S/100S/150S/、 SBQ-75S/100S/150S/200S/250S 1.3 器材种类：安防报警探测器类 1.4 器材品牌：SELCO 1.5 器材使用年限：3—4 年 2、【功能信息】 2.1 器材功能： 利用光束遮断方式的探测器当有人横跨过监控防护区时，遮断不可见的红外线光束而引发警报。常用于室外围墙报警，它总是成对使用：一个发射，一个接收。发射机发出一束或多束人眼无法看到的红外光，形成警戒线，有物体通过，光线被遮挡，接收机信号发生变化，放大处理后报警。 2.2 器材应用：室内外均适用，一般安装在周界围墙上、建筑物外围防窗户、大门等。 2.3 器材优势：无 2.4 器材不足：遇到恶劣天气（大雾、大雨）比较容易误报警。 3、【参数信息】 3.1光束数：二光束（警戒距离：30m 60m 100m）、三光束（警戒距离：50m 75m 100m 150m）、四光束（警戒距离：75m 100m 150m 200m 250m） 3.2 工作电压：10.5~28VDC
3.3 消耗电流MAX：85mA 3.4 感应速度：50-700ms 可调 3.5 环境温度：-25 C ~+ 55C 3.6工作湿度：相对湿度三90% 3.7 防水性能：适合在室外安装 4、【使用信息】 4.1 器材检验： 功能检验的内容包括： 4.1.1在工作环境正常下，给探测器上电，设备是否能工作 4.1.2调节灵敏度，遮挡红外光速，探测器反应速度 4.2 器材安装条件： 4.2.1 主材准备 探测器接收端1 只探测器发射端1 只探测器底版2 只固定支架2 只4.2.2安装工具 16A 的小型电源配电箱（漏电保护器、两眼三眼插座）1套 2 .5平方毫米线径的电源拖线盘（规格10 /20/30 米）1套电锤（配6/10mm 钻头）1把为5mm十字螺丝刀1把为3mm 一字螺丝刀1把斜口钳1把剥线钳1把
红外探测器的原理特点与安装
红外探测器的原理特点与安装 前言 红外探测器是防盗报警系统中最关键的组成部分，直接决定系统的灵敏性与稳定性，是整个系统品质的保障。中国安防厂商在这些年来，无论在技术的掌握与生产能力的提升上，均有明显的改善，这得归功于中国厂商不断吸收外商的产品设计和生产技术，并致力于降低成本，使中国安防产品开始得到工程商们的认同，加上低价对于甲方有着重要的吸引力，使得国产品在市场上成长迅速。虽然国产品的品质仍与进口产品有段差距，但在用户对安防产品不熟悉的情况下，中国安防产品仍极具竞争优势。 许多外国厂商也承认，以前外商大幅依靠技术优势来应对中国国产品的成本优势，但近年来差距已经缩小，优势渐减，可见中国厂商在技术上已经逐步赶上国外厂商，部分厂商更具有创新能力，推出具特色的产品，使得中国安防产品的水准大幅提高。这个现象主要来自许多厂商对于品牌意识与产品质量的重视，加大了投资与研发力度。 红外探测器的原理及特点 人体都有恒定的体温，一般在37度左右，会发出特定波长10gm左右的红外线，被动红外探测器就是靠探测人体发射的10gm左右的红外线而进行工作的。人体发射的10gm左右的红外线通过菲涅尔滤 光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。 1?被动红外探测器是以探测人体辐射为目标的，所以热释电元件对波长为10gm 左右的红外辐射必须非常敏感。 2?为了仅仅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菲涅尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。 3?其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元件。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元件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。 4 ? 一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元 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，经信号处理而报警。 被动红外深测器优缺点 优点：本身不发任何类型辐射，器件功耗很小，隐蔽性较好，价格低廉。 缺点：容易受各种热源、阳光源干扰；被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探测器接收；易受射频辐射的干扰；环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。 如何正确安装与使用被动红外探测器 被动红外探测器是一种在安防工程中使用极为普遍的一类探测器。但要其正常使用，既要防止漏报， 又要减少误报，主要是将误报现象降到最低的限度。要做到这一点，必须首先要了解被动红外探测器的一些基本概念
红外探测器
8.2红外探测器8.2.1 热探测器 8.2.2 光子探测器
8.2 红外探测器的分类 ?红外探测器是能将红外辐射能转换成电能的一种光敏器件，是红外探测系统的关键部分，常常也被称为红外传感器。它的性能好坏，直接影响系统性能的优劣。因 此，选择合适的、性能良好的红外探测 器，对红外探测系统相当的重要。 ?常见的红外探测器分为两种：热探测器和光子探测器。
8.2.1 热探测器 ?工作原理：热探测器利用探测元件吸收红外辐射后产生温升，然后伴随发生某些物理性能的变化。测量这些物理性能的变化就可以测量出它吸收的能量或功率。?过程：第一步是热探测器吸收红外辐射引起温升；第二步是利用热探测器某些温度效应吧温升转变成电量的变化。 ?常见类型：常利用的物理性能变化有下列四种，热敏电阻型，热电偶型，热释电 型，高莱气动型。
热敏电阻型探测器 ?热敏物质吸收红外辐射后，温度升高，阻值发生变化。阻值变化的大小与吸收的红外辐射能量成正比。利用物质吸收红外辐射后电阻发生变化而制成的红外探测器叫做热敏电阻。 热敏电阻常用来测量热辐射。 ?热敏电阻有金属和半导体两种。 ?热敏电阻的电阻与温度的关系： ?R(T)--电阻值 ? T--温度 ?A,C,D--随材料而变化的常数 T D C e AT T R/ ) (? =
?金属热敏电阻，电阻温度 系数为正，绝对值比半导 体小，电阻与温度的关系 基本上是线性的，耐高温 能力较强，多用于温度的 模拟测量。 ?半导体热敏电阻恰恰相反，用于辐射探测，如报 警、防火系统、热辐射体 搜索和跟踪。 ?常见的是NTC型热敏电阻.
被动红外与主动红外探测的原理及优缺点
被动红外与主动红外探测的原理及优缺点 红外探测器是防盗报警系统中最关键的组成部分，直接决定系统的灵敏性与稳定性，是整个系统品质的保障。中国安防厂商在这些年来，无论在技术的掌握与生产能力的提升上，均有明显的改善，这得归功于中国厂商不断吸收外商的产品设计和生产技术，并致力于降低成本，使中国安防产品开始得到工程商们的认同，加上低价对于甲方有着重要的吸引力，使得国产品在市场上成长迅速。虽然国产品的品质仍与进口产品有段差距，但在用户对安防产品不熟悉的情况下，中国安防产品仍极具竞争优势。 许多外国厂商也承认，以前外商大幅依靠技术优势来应对中国国产品的成本优势，但近年来差距已经缩小，优势渐减，可见中国厂商在技术上已经逐步赶上国外厂商，部分厂商更具有创新能力，推出具特色的产品，使得中国安防产品的水准大幅提高。这个现象主要来自许多厂商对于品牌意识与产品质量的重视，加大了投资与研发力度。 红外探测器的原理及特点 人体都有恒定的体温，一般在37度左右，会发出特定波长10μm左右的红外线，被动红外探测器就是靠探测人体发射的10μm左右的红外线而进行工作的。人体发射的10μm左右的红外线通过菲涅尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。 1．被动红外探测器是以探测人体辐射为目标的，所以热释电元件对波长为10μm左右的红外辐射必须非常敏感。 2．为了仅仅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菲涅尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。 3．其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元件。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元件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。 4．一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，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，经信号处理而报警。 被动红外深测器优缺点 优点：本身不发任何类型辐射，器件功耗很小，隐蔽性较好，价格低廉。 缺点：容易受各种热源、阳光源干扰；被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探测器接收；易受射频辐射的干扰；环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。
安全防范产品简介---红外探测器
安全防范产品简介 （一） 防盗报警器： 1、入侵探测器--将被保护现场发生的入侵信息变成电子信号并向外传送的一种装置。俗称探头，又称报警器的前端器材。 2、信号传输部分--又称信道，是探测器电子信号对外传输的通道。目前传输的主要方式有三种，即有线、无线，借用线三种不同的传输方式： 有线传输又称专线传输，即用专用电线、电缆、光缆等将报警信号传输到别处去。其优点是抗干扰能力强，又能防破坏，线被短路、断路都能被即时发现。缺点是施工麻烦。 无线传输将入侵探测器与无线发射器相接，一旦发生警情，将向空中发出无线电信号。无线接收机收到信号产生报警，通知人员进行处理。其优点是，安装简单、机动性强、多点发射一点接收，控制距离远、面积大，缺点是可能被更强大的无线电波，雷电等杂散电场所干扰。 借用线传输电话线、电力线、有线电视网等公共线路均可借用为报警信号传输。优点是施工容易，不用专门布线。缺点是防破坏能力差。 3、防盗报警控制器--能将入侵探测器发出来的入侵信息电子信号变成声光报警信号并加以显示和记录、存储的装置。常用的有台式、柜式、箱式和壁挂式几种。但产生报警声音，显示报警部位，存储记录报警信息是必需具备的基本功能。 （二） 入侵探测器 点控制式 这是一种警戒范围较小，仅限于局部控制的系列入侵探测器，其特点是，构造简单、工作稳定、安装简便、价格低廉，缺点是防范不够严密。 磁开关入侵探测器 磁开关入侵探测器：又称磁控开关。由永久磁铁和干簧管两部分组成。干簧管又称舌簧管，其构造是在充满惰性气体的密封玻璃管内封装2个或2个以上软铁电极。在自然状态下，两个电极不接触的叫常开式，接触的叫常闭式。其中常开式应用较广，将其安装在门或窗的框上，电极用导线与控制器连接，而磁铁安
红外探测器
红外探测器 一、简介 红外探测器(Infrared Detector)是能把接收到的红外辐射能转换成一种便于计量的物理量的器件,将入射的红外辐射信号转变成电信号输出的器件。 红外辐射是波长介于可见光与微波之间的电磁波，人眼察觉不到。要察觉这种辐射的存在并测量其强弱，必须把它转变成可以察觉和测量的其他物理量。一般说来，红外辐射照射物体所引起的任何效应，只要效果可以测量而且足够灵敏，均可用来度量红外辐射的强弱。现代红外探测器所利用的主要是红外热效应和光电效应。这些效应的输出
大都是电量，或者可用适当的方法转变成电量。 二、发展历史 1800年，F.W.赫歇耳在太阳光谱中发现了红外辐射的存在。当时，他使用的是水银温度计，即最原始的热敏型红外探测器。 1830年，L.诺比利利用当时新发现的温差电效应(也称塞贝克效应)，制成了一种以半金属铋和锑为温差电偶的热敏型探测器。称作温差电型红外探测器(也称真空温差电偶)。其后，又从单个温差电偶发展成多个电偶串联的温差电堆。 1880年，S.P.兰利利用金属细丝的电阻随温度变化的特性制成另一种热敏型红外探测器,称为测辐射热计。1947年,M.J.E.高莱发明一种利用气体热膨胀制成的气动型红外探测器（又称高莱管）。 在40年代，又用半导体材料制作温差电型红外探测器和测辐射热计，
使这两种探测器的性能比原来使用半金属或金属时得到很大的改进。半导体的测辐射热计又称热敏电阻型红外探测器。热敏电阻型红外探测器：用氧化物半导体制成很小的薄片，表面涂黑。当薄片吸收红外辐射而温度升高时，电阻发生变化，用电阻的改变量度量红外辐射的强弱。 60年代中期，出现了热释电型探测器。它也是一种热敏型探测器。 三、类别及基本原理 不同种类的物体发射出的红外光波段是有其特定波段的，该波段的红外光处在可见光波段之外。因此人们可以利用这种特定波段的红外光来实现对物体目标的探测与跟踪。将不可见的红外辐射光探测出并将其转换为可测量的信号的技术就是红外探测技术。 热效应探测器：热效应探测器吸收红外辐射后，温度升高，可以使探测材料产生温差电动势、电阻率变化，自发极化强度变化，或者气体体积与压强变化等，测量这些物理性能的变化就可以测定被吸收的红外辐射能量或功率。
红外探测器简介
红外探测器 设计研发部-平 一、红外探测器市场以及应用领域 红外探测技术目前主要分为近红外、中红外和远红外三种研究领域。其中，中红外探测技术由于中红外线的高强度和高穿透性，应用最为广泛，研究也最为成熟；远红外的主要优点就是其穿透性，可用于探测、加热等，应用也比较广泛。近红外，由于其包含氢氧键、碳氢键、碳氧键等功能键的特征吸收线。大气中的水气、二氧化碳、大气辉光等也集中在这个波段。特有的光谱特性使得短波红外探测器可以在全球气候监测、国土资源监测、天文观测、空间遥感和国防等领域发挥重大作用。红外探测器广泛应用于军事、科学、工农业生产和医疗卫生等各个领域，尤其在军事领域，红外探测器在精确制导、瞄准系统、侦察夜视等方面具有不可替代的作用。随着红外探测技术的飞速发展，红外探测器在军事、民用等诸多领域都有着日益广泛的应用。作为高新技术的红外探测技术在未来的应用将更加广泛，地位更加重要。 小型红外探测器是受价格驱动的商品市场，而中型和大型阵列探测器则是受成本和性能驱动的市场，并且为新产品提供了差异化的空间。但是在每种红外探测器技术（如热电/热电偶/微测辐射热计）之间存在着巨大的障碍。由于这些技术都是基于不同的制造工艺，如果没有企业合并或收购，很难从一种技术转换到另外一种技术。 红外探测器已进入居民日常安防中，其中主动式红外探测器遇到
树叶、雨、小动物、雪、沙尘、雾遮挡则不应报警，人或相当体积的物品遮挡将发生报警。主动红外探测器技术主要采用一发一收，属于线形防，现在已经从最初的单光束发展到多光束，而且还可以双发双收，最大限度地降低误报率，从而增强该产品的稳定性，可靠性。据美国相关公司市场调研分析师预测，全球军用红外探测器需求额有望在2020年达到163. 5亿美元，复合年均增长率为7. 71%。 红外探测器按探测机理可分为热探测器和光子探测器，按其工作中载流子类型可以分为多数载流子器件和少数载流子器件两大类，按照探测器是否需要致冷，分为致冷型探测器和非致冷型探测器。非致冷探测器目前主要是非晶硅、氧化钒和InGaAs等探测器，致冷型探测器主要包括碲镉汞三元化合物、量子阱红外光探测器Ⅱ类超晶格等。在过去的几十年里，大量的新型材料、新颖器件不断涌现，红外光电探测器完成了第一代的单元、多元光导器件向第二代红外焦平面器件的跨越，目前正朝着以大规模、高分辨力、多波段、高集成、轻型化和低成本为特征的第三代红外焦平面技术的方向发展。 二、焦平面红外探测器应用现状 热探测器的应用早于光子探测器。热探测器包括热释电探测器、温差电偶探测器、电阻测辐射热计等。热探测器具有宽谱响应、室温工作的优点，但是它响应时间较慢、高频时探测率低，目前主要应用于民用领域。光子探测器是基于光电效应制备的探测器，通过配备致冷系统，具有高量子效率、高灵敏度、低噪声等效温差、快速响应等优点。在军事领域，光子探测器占据主导地位。常用的光子探测器有
简述红外探测器的类型及工作原理、性能参数及其物理含义、工作的三个大气窗口的波长范围
2.简述红外探测器的类型（1）及各自的工作原理（2）、红外探测器的性能参数及其物理含义（3）、红外探测器工作的三个大气窗口的波长范围（4）、热绝缘结构的热探测机理的红外探测器设计中的重要性（5）。 （1）红外探测器的类型 常见的红外探测器的分类 （红外热传感器还要加上气体型）（2）各自工作原理 一、热传感器 红外热传感器的工作是利用辐射热效应。探测器件接收辐射能后引起温度升高，再由接触型测温元件测量温度改变量，从而输出电信号。热探测器主要有四类：热释电型、热敏电阻型、热电阻型和气体型。 1.热敏电阻型 热敏电阻是由锰、镍、钴的氧化物混合后烧结而成。热敏电阻一般制成薄片状，当红外辐射照射在热敏电阻片上，其温度升高，电阻值减小。测量热敏电阻值变化的大小，即可得知入射红外辐射的强弱，从而可以判断产生红外辐射物体的温度。 2.热电偶型 热电偶是由热电功率差别较大的两种金属材料（如铋/银、铜/康铜、铋/铋锡合金等）构成。原理：当红外辐射入射到热电偶回路的测温接点上时，该接点温度升高，而另一个没有被红外辐射辐照的接点处于较低的温度，此时，在闭合回路中将产生温差电流，同时回路中产生温差电势。温差电势的大小，反映了接点吸收红外辐射的强弱。 3.气体型 高莱气动型传感器是利用气体吸收红外辐射后，温度升高，体积增大的特性，来反映红外辐射的强弱。红外辐射通过窗口入射到吸收膜上，吸收膜将吸收的热能传给气体，使气体温度升高。气压增大，从而使柔镜移动。在室的另一边，一束可见光通过栅状光栏聚焦在柔镜上，经柔镜反射回来的栅状图像又经过栅状光栏投射到光电管上。当柔镜因压力变化而移动时，栅状图像与栅状光栏发生相对位移，使落到光电管上的光量发生改变，光电管的输出信号也发生改变。这个变化量就反映出入射红外辐射的强弱。这种传感器的恃点是灵敏度高，性能稳定。