Graviner Mk7 53835-K272油霧探頭簡(jiǎn)介

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熱探測(cè)器與非制冷焦平面陣列

熱型探測(cè)器接收紅外輻射后, 輻射能引起靈敏元溫度變化而產(chǎn)生信號(hào), 對(duì)不同波長(zhǎng)輻射能量的響應(yīng)是相同的, 即對(duì)波長(zhǎng)無(wú)選擇性, 在室溫工作, 常用有熱電偶、熱電堆、熱敏電阻、熱電探測(cè)器等, 與光子型探測(cè)器相比, 其靈敏度低、響應(yīng)時(shí)間偏長(zhǎng)。通常認(rèn)為響應(yīng)時(shí)間比較快的熱電探測(cè)器,其響應(yīng)時(shí)間也在毫秒量級(jí), 探測(cè)率為108 量級(jí)。因此分立式熱型器件無(wú)法用于掃描成像, 只有熱電攝像管可以成像應(yīng)用。非制冷紅外焦平面陣列的出現(xiàn), 改變了這種狀況, 使熱型探測(cè)器可以用于凝視成像。

長(zhǎng)期以來(lái), 人們一直探索在不制冷條件下工作的IRFPA。以熱型探測(cè)器為基礎(chǔ)發(fā)展而來(lái)的非制冷焦平面陣列, 由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便而受到重視。面陣凝視焦平面陣列用于紅外成像時(shí), 不需光機(jī)掃描, 在一幀時(shí)間內(nèi)器件對(duì)景物輻射積分, 然后以電掃描的方式, 從各元件取出信號(hào), 由于電采樣時(shí)間可以很短, 整個(gè)幀時(shí)間幾乎都是探測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間(積分時(shí)間), 可達(dá)幾十毫秒, 可以有效地利用積分時(shí)間長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì), 使信號(hào)增強(qiáng), 在此時(shí)間內(nèi)還可多次采樣。而M ×N元凝視成像使器件信噪比大為提高理論上信噪比可以提高(M ×N)1 /2 , 這就給原來(lái)性能較低、響應(yīng)較慢的熱探測(cè)器提供了可以做成凝視焦平面陣列用于成像在一般場(chǎng)合應(yīng)用的可能。用可以和電視兼容的每秒25 幀成像為例, 每幀時(shí)間為40ms, 對(duì)于時(shí)間常數(shù)為毫秒級(jí)的熱型探測(cè)器來(lái)說(shuō),凝視成像要求的時(shí)間常數(shù)已不成問(wèn)題。

非制冷紅外焦平面陣列目前已達(dá)640 ×480 元, 應(yīng)用最多的是160 ×120元、320 ×240元器件。其功能材料主要有:測(cè)輻射熱計(jì)型的無(wú)定型硅(a - S i)、氧化釩(VOx)和熱電型的鋯鈦酸鉛(PZT)、鈦酸鍶鋇(BST)、鉭酸鈧鉛(PST)等。目前非制冷焦平面熱像儀的NETD可達(dá)0. 1℃, 能滿足一般工業(yè)需要和部分中低端需要。 [3]

光子探測(cè)器及其焦平面陣列

紅外光子探測(cè)器一般由半導(dǎo)體材料制成, 光子直接激發(fā)光敏材料的束縛電子成導(dǎo)電電子, 滿足一定能量的光子才能產(chǎn)生激發(fā)作用, 因此光敏材料的禁帶寬度或雜質(zhì)能級(jí)決定了其響應(yīng)波長(zhǎng), 稱響應(yīng)對(duì)波長(zhǎng)有選擇性。針對(duì)應(yīng)用的三個(gè)大氣透過(guò)窗口, 發(fā)展了1 ～ 3μm的短波紅外(SWIR)、3 ～ 5μm的中波紅外(MWIR)和8 ～ 14μm 的長(zhǎng)波紅外(LWIR)探測(cè)器。光子探測(cè)器靈敏度高, 響應(yīng)快, 但大多在低溫工作, 需要制冷。

焦平面陣列是新型紅外器件, 有些分立式探測(cè)器(如光導(dǎo)型探測(cè)器)不適宜焦平面結(jié)構(gòu);而另一些器件, 作為分立型器件使用時(shí), 性能無(wú)優(yōu)勢(shì), 基本不用, 但由于其材料均勻性好、便于大規(guī)模集成和便于與硅信號(hào)處理電路集成而出現(xiàn)在焦平面的行列中。

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