项目五(2)-光电量检测--.pptx

传感器技术与应用 项目五：光电量检测 电子课件 学习重点： 1.光电式传感器的原理 2.热释电红外传感器的基本原理 目 录 过度页 任务引入：近年来，随着改革开放的深入发展，电子电器的飞速发展.人民的生活水平有了很大提高。各种高档家电产品和贵重物品为许多家庭所拥有。然而一些不法分子也是越来越多。 这点就是看到了大部分人防盗意识还不够强，造成偷盗现象屡见不鲜。因此，越来越多的居民家庭对财产安全问题十分担忧。那么，如何设计一款适合家用的防盗报警系统哪？ 任务分析：报警器作为保卫人们财产的重要设备，越来越受到大众欢迎。但是市场上的报警器大部分都是用于一些大公司及财政机构。价格高昂，一般人们难以接受。因此，我们可以采用热释电红外传感器设计报警器。由于红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和必威体育官网网址性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用，此外，在电子防盗、人体探测等领域中，被动式热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。 任务二：热释电红外报警器 一、红外辐射的基本知识 红外辐射俗称红外线，是人眼看不见的光线，任何物体只要温度高于绝对零度（-273°），就会向外以红外线的方式辐射能量，而且，温度越高辐射的红外线越多，辐射的能量就越强。在太阳光谱中，红外频率范围内有最大的热效应，故，将红外辐射称为热辐射或热射线。并且，红外线被物体吸收后可以转化成热能。 红外线位于可见光红光以外的光线。波长大致：0.76~~1000μm，频率大致：3*1011~~4*1014Hz。 在红外技术中，根据距离可见光的距离将红外辐射分为4个区域： 近红外区：770nm~~1.5μm 中红外区：1.5μm~~6μm 远红外区：6μm~~40μm 极远红外区：40μm~~1000μm 任务二：热释电红外报警器 任务二：热释电红外报警器 二、热释电红外传感器 1、热释电效应 热释电型传感器用具有热释电效应的材料制作的敏感元件。 热释电材料是一种具有自发极化特性的晶体材料。 自发极化是指由于物质本身的结构在某个方向上正负电荷中心不重合而固有的极化。一般情况下，晶体自发极化所产生的表面束缚电荷被吸附在晶体表面上的自由电荷所屏蔽；当温度变化时，自发极化发生改变，从而释放出表面吸附的部分电荷。 当红外辐射照射到已经极化的铁电体薄片表面上时，引起薄片温度升高，使其极化强度降低、表面电荷减少，这相当于释放一部分电荷，所以叫热释电型传感器。将负载电阻与铁电体薄片相连，则负载电阻上便产生一个电信号输出。 任务二：热释电红外报警器 输出信号的大小，取决于薄片温度变化的快慢，从而反映出入射的红外辐射的强弱。由此可见，热释电型红外传感器的电压响应率正比于入射辐射变化的速率。 故，当物体受热时，将会在物体两端产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象，称为热释电效应。 2、热释电人体红外传感器的结构与工作原理 热释电人体红外传感器(PIP)一般都采用差动平衡结构，由敏感元件、场效应管，高值电阻等组成 (a)为内部结构图，(b)为内部电气连接图。 任务二：热释电红外报警器 1)敏感元件（热电元） 敏感元件，是用热释电人体红外材料(通常是锆钛酸铝)制成的，先把热释电材料制成很小的薄片，再在薄片两面镀上电极，构成两个串联的有极性的小电容器。 将极性相反的两个敏感元做在同一晶片上，是为了抑制由于环境与自身温度变化而产生热释电信号的干扰。 任务二：热释电红外报警器 而热释电人体红外传感器在实际使用时，前面要安装透镜，通过透镜的外来红外辐射只会聚在一个敏感元上，以增强接收信号。 热释电人体红外传感器的特点是它只在由于外界的辐射而引起它本身的温度变化时，才给出一个相应的电信号，当温度的变化趋于稳定后就再没有信号输出，所以说热释电信号与它本身的温度的变化率成正比，或者说热释电红外传感器只对运动的人体敏感，应用于当今探测人体移动报警电路中。 任务二：热释电红外报警器 2)场效应管和高阻值电阻Rg 通常敏感元件材料阻值高达 1013Ω。其输出的电荷信号，并不能直接使用，因而需要用电阻将其转换为电压形式。因此，要用场效应管进行阻抗变换，场效应管常用2SK303V3、2SK94X3等来构成源极跟随器。达到阻抗变换的目的。 高阻值电阻Rg的作用是释放栅极电荷，使场效应管正常工作。一般在源极输出接法下，源极电压约为0.4～