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TYCO  4098-9793EA  ISOLATOR BASE 國(guó)內(nèi)供應(yīng)

  先從紅外傳感 器說(shuō)起

  紅外傳感器

  紅外技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)為大家所熟知，這種技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代科技、國(guó)防和工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。紅外傳感系統(tǒng)是用紅外線為介質(zhì)的測(cè)量系統(tǒng)，按照功能能夠分成五類：

  (1)輻射計(jì)，用于輻射和光譜測(cè)量;

  (2)搜索和跟蹤系統(tǒng)，用于搜索和跟蹤紅外目標(biāo)，確定其空間位置并對(duì)它的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行跟蹤;

  (3)熱成像系統(tǒng)，可產(chǎn)生整個(gè)目標(biāo)紅外輻射的分布圖象;

  (4)紅外測(cè)距和通信系統(tǒng);

  (5)混合系統(tǒng)，是指以上各類系統(tǒng)中的兩個(gè)或者多個(gè)的組合。

  我們先看看紅外系統(tǒng)的組成、主要光學(xué)系統(tǒng)和輔助光學(xué)系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上對(duì)紅外的關(guān)鍵元件進(jìn)行詳細(xì)的探討。其實(shí)，紅外傳感器的工作原理并不復(fù)雜，一個(gè)典型的傳感器系統(tǒng)各部分的工作原理如下所示;

  (1)待側(cè)目標(biāo)。根據(jù)待側(cè)目標(biāo)的紅外輻射特性可進(jìn)行紅外系統(tǒng)的設(shè)定。

  (2)大氣衰減。待測(cè)目標(biāo)的紅外輻射通過(guò)地球大氣層時(shí)，由于氣體分子和各種氣體以及各種溶膠粒的散射和吸收，將使得紅外源發(fā)出的紅外輻射發(fā)生衰減。

  (3)光學(xué)接收器。它接收目標(biāo)的部分紅外輻射并傳輸給紅外傳感器。相當(dāng)于雷達(dá)天線，常用是物鏡。

  (4)輻射調(diào)制器。對(duì)來(lái)自待測(cè)目標(biāo)的輻射調(diào)制成交變的輻射光，提供目標(biāo)方位信息，并可濾除大面積的干擾信號(hào)。又稱調(diào)制盤和斬波器，它具有多種結(jié)構(gòu)。

  (5)紅外探測(cè)器。這是紅外系統(tǒng)的核心。它是利用紅外輻射與物質(zhì)相互作用所呈現(xiàn)出來(lái)的物理效應(yīng)探測(cè)紅外輻射的傳感器，多數(shù)情況下是利用這種相互作用所呈現(xiàn)出來(lái)的電學(xué)效應(yīng)。此類探測(cè)器可分為光子探測(cè)器和熱敏感探測(cè)器兩大類型。

  (6)探測(cè)器制冷器。由于某些探測(cè)器必須要在低溫下工作，所以相應(yīng)的系統(tǒng)必須有制冷設(shè)備。經(jīng)過(guò)制冷，設(shè)備可以縮短響應(yīng)時(shí)間，提高探測(cè)靈敏度。

  (7)信號(hào)處理系統(tǒng)。將探測(cè)的信號(hào)進(jìn)行放大、濾波，并從這些信號(hào)中提取出信息。然后將此類信息轉(zhuǎn)化成為所需要的格式，蕞后輸送到控制設(shè)備或者顯示器中。

  (8)顯示設(shè)備。這是紅外設(shè)備的終端設(shè)備。常用的顯示器有示波器、顯象管、紅外感光材料、指示儀器和記錄儀等。

  依照上面的流程，紅外系統(tǒng)就可以完成相應(yīng)的物理量的測(cè)量。紅外系統(tǒng)的核心是紅外探測(cè)器，按照探測(cè)的機(jī)理的不同，可以分為熱探測(cè)器和光子探測(cè)器兩大類。

  熱探測(cè)器為例子來(lái)分析探測(cè)器原理

  熱探測(cè)器是利用輻射熱效應(yīng)，使探測(cè)元件接收到輻射能后引起溫度升高，進(jìn)而使探測(cè)器中依賴于溫度的性能發(fā)生變化。檢測(cè)其中某一性能的變化，便可探測(cè)出輻射。

  多數(shù)情況下是通過(guò)熱電變化來(lái)探測(cè)輻射的。當(dāng)元件接收輻射，引起非電量的物理變化時(shí)，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)淖儞Q后測(cè)量相應(yīng)的電量變化。

  紅外傳感器已經(jīng)在現(xiàn)代化的生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)揮著它的巨大作用，隨著探測(cè)設(shè)備和其他部分的技術(shù)的提高，紅外傳感器能夠擁有更多的性能和更好的靈敏度。TYCO  4098-9793EA  ISOLATOR BASE 國(guó)內(nèi)供應(yīng)

  一、原理

  自然界所有溫度在絕對(duì)零度(-273℃)以上的物體都會(huì)發(fā)出紅外輻射，紅外圖像傳感器則將探測(cè)到的紅外輻射轉(zhuǎn)變?yōu)槿搜劭梢姷膱D像信息。

  紅外成像技術(shù)涵蓋了紅外光學(xué)、材料科學(xué)、電子學(xué)、機(jī)械工程技術(shù)、集成電路技術(shù)、圖像處理算法等諸多技術(shù)，紅外成像裝置的核心為紅外焦平面探測(cè)器。

  二、非制冷紅外技術(shù)概述

  2.1 非制冷紅外技術(shù)原理

  非制冷紅外探測(cè)器利用紅外輻射的熱效應(yīng)，由紅外吸收材料將紅外輻射能轉(zhuǎn)換成熱能，引起敏感元件溫度上升。敏感元件的某個(gè)物理參數(shù)隨之發(fā)生變化，再通過(guò)所設(shè)計(jì)的某種轉(zhuǎn)換機(jī)制轉(zhuǎn)換為電信號(hào)或可見光信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的探測(cè)。

  非制冷紅外焦平面探測(cè)器分類

  2.2 非制冷紅外探測(cè)器的關(guān)鍵技術(shù)

  熱釋電型

  紅外輻射使材料溫度改變，引起材料的自發(fā)極化強(qiáng)度變化，在垂直于自發(fā)極化方向的兩個(gè)晶面出現(xiàn)感應(yīng)電荷。通過(guò)測(cè)量感應(yīng)電荷量或電壓的大小來(lái)探測(cè)輻射的強(qiáng)弱。熱釋電紅外探測(cè)器與其他探測(cè)器不同，它只有在溫度升降的過(guò)程中才有信號(hào)輸出，所以利用熱釋電探測(cè)器時(shí)紅外輻射必須經(jīng)過(guò)調(diào)制。

  探測(cè)材料：硫酸三甘肽、鉭酸鋰、鉭鈮酸鉀、鈦(鐵電)酸鉛、鈦酸鍶鉛、鉭鈧酸鉛、鈦酸鋇

  熱電堆

  由逸出功不同的兩種導(dǎo)體材料所組成的閉合回路，當(dāng)兩接觸點(diǎn)處的溫度不同時(shí)，由于溫度梯度使得材料內(nèi)部的載流子向溫度低的一端移動(dòng)，在溫度低的一端形成電荷積累，回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。(塞貝克效應(yīng)Seebeck)

  而這種結(jié)構(gòu)稱之為熱電偶。一系列的熱電偶串聯(lián)稱為熱電堆。因而，可以通過(guò)測(cè)量熱電堆兩端的電壓變化，探測(cè)紅外輻射的強(qiáng)弱。

  二極管型

  利用半導(dǎo)體PN結(jié)具有良好的溫度特性。與其他類型的非制冷紅外探測(cè)器不同，這種紅外探測(cè)器的溫度探測(cè)單元為單晶或多晶PN結(jié)，與CMOS工藝完全兼容，易于單片集成，非常適合大批量生產(chǎn)。

  熱敏電阻型(微測(cè)輻射熱計(jì))

  利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化來(lái)探測(cè)輻射的強(qiáng)弱。一般探測(cè)器采用懸臂梁結(jié)構(gòu)，光敏元吸收紅外熱輻射，由讀出電路測(cè)量熱敏材料電阻變化而引起的電流變化，通過(guò)讀出電路對(duì)電信號(hào)采集分析并讀出。探測(cè)器一般采用真空封裝以保證絕熱性好。

  探測(cè)材料：氧化釩、非晶硅、鈦、釔鋇銅氧等

  熱電阻溫度系數(shù)(TRC),表示電阻當(dāng)溫度改變1度時(shí)，電阻值的相對(duì)變化，當(dāng)溫度每升高1℃時(shí)，導(dǎo)體電阻的增加值與原來(lái)電阻的比值。熱電阻溫度系數(shù)越大，探測(cè)器的靈敏度越高。

  微測(cè)輻射熱計(jì)探測(cè)器的響應(yīng)速度比熱電堆高，制造比熱釋電探測(cè)器容易。微測(cè)輻射熱計(jì)要求敏感膜的熱電阻溫度系數(shù)TCR大，熱導(dǎo)小，熱容小，在8-14pm波段內(nèi)紅外吸收好。

  氧化釩VOx的TCR一般為2%~3%，特殊方法制備的單晶態(tài)VO2和V2O5可達(dá)4%。VOx具有電阻溫度系數(shù)大，噪聲小的特點(diǎn)，被廣泛用作非制冷式紅外焦平面?zhèn)鞲衅鞯臒崦舨牧稀Ｈ虻姆侵评浼t外熱像儀市場(chǎng)中，使用VOx非制冷紅外探測(cè)器的占80%以上。

  氧化釩VOx的制備方法：濺射法、溶膠-凝膠法、脈沖激光沉積法、蒸發(fā)法。

  讀出電路IC技術(shù)TYCO  4098-9793EA  ISOLATOR BASE 國(guó)內(nèi)供應(yīng)

  ROIC對(duì)微弱的紅外輻射信號(hào)產(chǎn)生的電信號(hào)進(jìn)行提取、積分、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換。甚至完成片上非均勻性矯正、片上數(shù)模轉(zhuǎn)換功能。

  ROIC是�；旌想娐废到y(tǒng)模擬部分：?jiǎn)卧秒娐贰⒎e分電路、采樣/保持電路等。

  數(shù)字部分：中央時(shí)序控制、行選控制、列選控制等。

  低成本真空封裝技術(shù)

  為了保證探測(cè)器光敏元在接收微弱的輻射后，其接收到熱能不與其他介質(zhì)發(fā)生熱交換，需要把探測(cè)器芯片封裝在真空中，并保證良好的氣密性。

  封裝體的具體要求是：優(yōu)異且可靠的密閉性;具有高透過(guò)率的紅外窗口;高成品率;低成本。

  目前的封裝技術(shù)可分為芯片級(jí)、晶圓級(jí)、像元級(jí)等，其中芯片級(jí)封裝技術(shù)按照封裝外殼的不同又可分為金屬管殼封裝和陶瓷管殼封裝。

  金屬管殼封裝是蕞早開始采用的封裝技術(shù)，技術(shù)已非常成熟，由于采用了金屬管殼、TEC 和吸氣劑等成本較高的部件，導(dǎo)致金屬管殼封裝的成本一直居高不下，使其在低成本器件上的應(yīng)用受到限制。

  陶瓷管殼封裝是近年來(lái)逐漸普及的紅外探測(cè)器封裝技術(shù)，可顯著減小封裝后探測(cè)器的體積和重量，且從原材料成本和制造成本上都比傳統(tǒng)的金屬管殼封裝大為降低，適合大批量電子元器件的生產(chǎn)。TYCO  4098-9793EA  ISOLATOR BASE 國(guó)內(nèi)供應(yīng)