热探测器

除了量子探测器之外,热探测器是第二种类型的红外探测器。 它们是基于元素通过吸收电磁辐射而产生的温度变化。 温度的变化导致热探测器与温度有关的属性发生变化,该属性以电的方式进行评估,是对吸收能量的测量。

辐射热电偶 (热电堆)

当两种不同金属的结点被加热时,由于热电效应,会产生与温度成比例的电压。 多年来,这种效应已被用于使用热电偶的技术接触温度测量。 如果结点的加热是由吸收辐射引起的,那么这个部件就被称为热电堆。

图片显示了由铋/锑制成的热电偶,这些热电偶以圆形图案排列在一个芯片的检测器区域。 检测器区域的加热导致产生一个信号电压,该电压可以在键合岛被访问。

热电检测器

所谓的热释电探测器是以热释电效应为基础的。 敏感的检测器元件由热释电材料和通过蒸发沉积连接的两个电极组成。 热释电元件的基本结构如下图所示。

吸收红外辐射而产生的探测器元件的温度变化,由于热释电效应而导致表面电荷的变化。 这导致了一个在前置放大器中处理的电子输出信号。 由于电荷在热释电材料中产生的方式,辐射流必须以交替的方式连续中断(斩波)。 由此产生的频率选择性放大的优点是具有良好的信号-噪声比。

辐射热测量计

所谓的辐射热测量计是一种特殊类型的热检测器,是基于电阻的温度依赖性。 敏感的检测元件包括一个电阻,其值在吸收热辐射时发生变化。 电阻的变化会导致辐射热测量计上的信号电压降发生变化。 为了实现高灵敏度和大的特定检测率,有必要使用具有高电阻温度系数的材料。 在室温下工作的辐射计中,既使用金属的电阻温度系数(如黑膜和薄膜辐射计),也使用半导体的电阻温度系数(如热敏电阻辐射计)。

对于红外相机,最常用的探测器类型是基于薄膜辐射计的焦平面阵列(FPA)。 集成的图像传感器通常具有2万至100万像素的大小。 在这里,每个像素是一个17×17至35×35微米²的微测辐射计。 通过使用VOX(氧化钒)或非晶硅作为FPA的替代技术,可以实现大幅提高性价比。 目前典型的探测器尺寸为 160×120、320×240 和 640×480 像素。 为了提高测量精度,螺栓仪在规定的温度下进行恒温,具有较大的控制精度,并定期使用偏移校正进行参考。

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