项目四 任务2 红外信号检测（课件）- 《传感器与检测技术（第2版）》同步教学（北京理工版）

CONTENTS 项目四 光信号的检测 任务2 红外信号的检测 1 CONTENTS 目标要求 1. 了解红外传感器的测量原理 2. 红外传感器的应用 3. 红外传感器的特性 2 任务二 红外小夜灯的设计与制作 任务描述： 设计并制作红外感应小夜灯，要求夜间在一定范围内有人经过时，夜灯点亮并且延时10s钟后自动熄灭。 3 问题思考：自动门如何探测人的靠近？ 4 1、红外辐射 红外辐射俗称红外线，它是一种人眼看不见的光线。但实际上它和其它任何光线一样，也是一种客观存在的物质。任何物体，只要它的温度高于绝对零度，就有红外线向周围空间辐射。 红外线传感器是利用物体产生红色辐射的特性实现自动检测的传感器 红外线可分为三部分： 近红外线：波长为0.75～1.50μm之间； 中红外线：波长为1.50～6.0μm之间； 远红外线：波长为6.0～l000μm之间。 5 6 红外辐射的物理本质是热辐射。一个炽热物体向外辐射的能量大部分是通过红外线辐射出来的。物体的温度越高，辐射出来的红外线越多，辐射能量就越强。自然界中的任何物体，只要温度在绝对零度以上，都有红外线向周围空间辐射（光谱中最大光热效应区）。因此人们又将红外辐射称为热辐射或热射线。 7 红外线的物理特性 ①热效应 ②穿透云雾的能力强 热效应及应用： 一切物体都在不停的辐射红外线。物体的温度越高，辐射的红外线就越多。 红外线照射到物体上最明显的效果就是产生热。冬天烤火，就是因为有大量的红外线从炉子里射到人身上，才能让我们感觉到热乎乎的。 人体生病的时候，虽然外面看起来没有什么变化，但是由于局部皮肤的温度不正常，如果在照相机里装上对红外感光的胶片，给皮肤拍照再与正常人的照片对比，可以对疾病作出诊断。这种相机拍出来的照片叫热谱图。 物体在辐射红外线的同时，也在吸收红外线。 各种物体吸收了红外线以后温度就会升高。我们就可以利用红外线的热效应来加热物品。家庭用的红外线烤箱，浴室用的暖灯，也就是浴霸等等。物体加热可以利用红外线烘干汽车表面的喷漆，烘干稻谷等作物。 在医学上，还可以利用红外线的热效应进行理疗。在红外线照射下，组织温度升高，血流加快，物质代谢增强，组织细胞活力及再生能力提高。伤口就容易痊愈。 8 穿透能力强的应用： 红外线遥控我们每天都用到的电视遥控器也是利用了红外线。遥控器的前段有一个红外发光二极管，按下不同的键时，它可以发射不同的红外线，来实现电视机的遥控。 9 红外线照相机 红外热像仪 红外报警器 红外线烤箱 红外透视望远镜 红外水平仪 红外线灯 红外遥控器 红外摄像头 10 红外传感器（也称为红外探测器）是能将红外辐射能转换成电能的光敏器件，它是红外探测系统的关键部件，其性能好坏，将直接影响系统性能的优劣。因此，选择合适的、性能良好的红外传感器，对于红外探测系统是十分重要的。 11 1、根据探测机理的不同常见红外传感器 （1）热传感器 （2）光子传感器 12 （1）热传感器 热传感器是利用入射红外辐射引起传感器的温度变化，进而使相关物理参数发生相应的变化，通过测量有关物理参数的变化来确定红外传感器所吸收的红外辐射。 热传感器的主要优点是：响应波段宽、可以在室温下工作、使用简单。但是，热传感器响应时间较长、灵敏度较低，一般用于低频调制的场合。 热传感器主要类型有：热敏电阻型、热电偶型、热释电型等。 13 　　存在于自然界的物体，如人体、火焰、冰块等物都会发射红外线，但波长各不相同。人体温度为36~37oC，所发射的红外线波长为9~10μm，属远红外区；400~700oC的发热体，所放射出的红外线波长为3~5μm，属中红外区。热释电红外传感器不受白天黑夜的影响，可昼夜不停地用于监测，广泛地用于防盗报警。 14 热释电传感器是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。 △热释电红外传感器 热释电红外探测器时根据热释电效应制成的。 15 热释电红外传感器由传感探测元、滤光片和场效应管匹配器三部分组成。 16 两片热释电元件反向串联，目的是消除温度误差 热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换。将电荷信号转换为电压形式。 滤光片能有效地让人体辐射的红外线通过，同