红外传感器工作原理.pptx
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1、长江工程职业技术学院自动化教研室课题二 红外传感器工作原理任务1:自动水龙头电路的设计 任务2:红外线监控发射、接收电路原理图的分析任务目标 掌握红外辐射的基本知识;了解红外传感器的应用;掌握光纤传感元件的结构及工作原理;了解光纤传感器的应用。长江工程职业技术学院自动化教研室一、红外传感器概述1红外辐射的基本知识(1)红外辐射的基本特点 1)红外辐射就是红外光,红外光的最大特点就是具有光热效应,能辐射热量,红外光是一种不可见光;2)红外光与所有电磁波一样,具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质;3)红外光在介质中传播会产生衰减,红外光在金属中传播衰减很大,但红外辐射能透过大部分半导体和一些塑料
2、,大部分液体对红外辐射吸收非常大;4)气体对其吸收程度各不相同,大气层对不同波长的红外光存在不同的吸收带;长江工程职业技术学院自动化教研室5)自然界中任何物体,只要其温度在热力学绝对零度之上,总是在不断地发射红外辐射;6)红外光的光热效应对不同的物体是各不相同的,热能强度也不一样,例如,黑体、镜体、透明体和灰体将产生不同的光热效应;7)许多非电量能够影响和改变红外光的特性。利用红外敏感元件测得红外光的变化,进而可以确定待测非电量。凡是能感受红外辐射量并转变成另一种便于测量的物理量的器件称为红外敏感元件,在红外技术领域里习惯叫红外探测器。长江工程职业技术学院自动化教研室8)红外探测器按其敏感元件
3、可以分成两大类即“热探测器”和“光电探测器”。热探测器对各种波长都有响应,光电探测器只对它的长波限以下的一段波长区间有响应,热探测器工作时不需要冷却,光电探测器则多数需要冷却,热探测器的响应度一般低于光电探测器,响应时间一般比光电探测器长,热探测器的性能与器件尺寸、形状及工艺等有关,因此需要十分讲究工艺,产品规格常不易稳定。9)红外线:波长780106nm 波长3m(即3000nm)以下的称近红外线 波长超过3m 的红外线称为远红外线。长江工程职业技术学院自动化教研室9)红外线:波长780106nm 波长3m(即3000nm)以下的称近红外线 波长超过3m 的红外线称为远红外线。长江工程职业技
4、术学院自动化教研室(2)红外辐射的基本定律 希尔霍夫定律。希尔霍夫定律指出一个物体向周围辐射热能的同时也吸收周围物体的辐射能。如果几个物体处于同一温度场中,各物体的热发射本领正比于它的吸收本领,这就是希尔霍夫定律。可用下式表示(6-8)式中 Er物体在单位面积和单位时间内发射出来的辐射能;该物体对辐射能的吸收系数;E0等价于黑体在相同温度下发射的能量,它是常数。长江工程职业技术学院自动化教研室 斯忒藩玻尔兹曼定律。物体温度越高,它辐射出来的能量越大。可用下面公式表示(6-9)式中 E某物体在温度T时单位面积和单位时间的红外辐射总能量;斯忒藩玻尔兹曼常数(=5.669710-12W/cm2K4)
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