紅外熱像儀PT100傳感器探測器分類和發(fā)展簡史
紅外熱像儀PT100傳感器探測器分類和發(fā)展簡史
紅外熱像儀探測器分類和發(fā)展簡史-熱釋電紅外探測器
研究發(fā)現(xiàn)，部分晶體（如硫酸三甘肽、鈮酸鍶鋇等）沿某一特定的方向切割成薄片，并在兩表面制作電極形成平板電容后，當晶體溫度發(fā)生變化時，電容兩端將產(chǎn)生電壓。這種當材料表面溫度發(fā)生變化后，因材料自發(fā)極化而在材料表面釋放出電荷的現(xiàn)象稱為熱釋電效應[6]。如果將該電容器上接上負載電阻，則會產(chǎn)生熱釋電電流根據(jù)熱釋電效應設計的紅外探測器就是熱釋電紅外探測器濕度傳感器探頭, 不銹鋼電熱管, PT100傳感器, 流體電磁閥,鑄鋁加熱器,加熱圈。熱釋電材料僅在溫度變化時才產(chǎn)生響應電流，這是熱釋電探測器區(qū)別于其他熱敏紅外探測器（如微測輻射熱計、熱電堆）的重要標志。這個特點也決定了熱釋電紅外探測器必須在斬波器協(xié)助下才能正常工作。如果不使用斬波器，除非場景中有活動目標，否則熱釋電電荷將自動消散，場景圖像將漸隱。不過增加斬波器后，整個紅外成像系統(tǒng)結構將變得復雜。
熱釋電材料可分為三類：單晶熱釋電、陶瓷熱釋電和薄膜熱釋電。在眾多熱釋電材料中，BST（鈦酸鍶鋇，BaxSr1-xTiO3）陶瓷材料是目前研究得*成熟也是*成功的一種熱釋電陶瓷材料。TI（后并入Raytheon）公司推出的245×328BST鐵電陶瓷焦平面已形成產(chǎn)品，像元尺寸48.5μm×48.5μm，NETD（噪聲等效溫差，NoiseEquivalentTemperature Difference）優(yōu)于0.8K，展示樣品的NETD優(yōu)于47 mK。
不過，由于鐵電陶瓷焦平面的制作工藝與標準大規(guī)模硅集成電路工藝不兼容，因此焦平面制造成本較高。此外，陶瓷混合集成熱釋電焦平面的性能已經(jīng)接近理論極限，因此自20世紀90年代中期以來，在美國國防預研局的資助下，Raython公司轉而研究單片集成式薄膜熱釋電紅外焦平面陣列，并取得了較大進展，目前，Raytheon公司利用PLZT（鋯鈦酸鉛鑭，Pb1-xLax(ZryTi1-y)O3）熱釋電薄膜已經(jīng)成功制造出320×240單片式熱釋電焦平面陣列，陣列的NETD優(yōu)于90mK。
熱釋電紅外探測器是目前熱探測器中的佼佼者，這種探測器除具有一般熱探測器點，如寬光譜響應、室溫工作等優(yōu)點外，還具有以下特殊優(yōu)點：
1)探測器輸出信號與靈敏元溫度變化率成正比，而與**溫度無關，因而無需自身的熱平衡，響應速度較快；2)熱釋電探測元本身可以作為一個濾波器，可以將一定量的噪聲旁路分離掉，噪聲較小；3)電荷存儲具有積分特性，能存儲由瞬時信號釋放的總電荷，此時電
荷的測量取決于瞬時的總量；4)無需加偏壓，讀出電路設計簡單。不過由于熱釋電紅外探測器需要斬波器協(xié)助才能正常工作，因此與熱電堆、測輻射熱計比較而言，成像系統(tǒng)結構復雜。
