红外传感器的工作原理是什么？

热释电红外传感器内部结构

红外线传感器原理 红外线传感器依动作可分为：
(1) 将红外线一部份变换为热，藉热取出电阻值变化及电动势等输出信号之热型。
(2) 利用半导体迁徙现象吸收能量差之光电效果及利用因PN 接合之光电动势效果的量子型。
热型的现象俗称为焦热效应，其中最具代表性者有测辐射热器 (Thermal Bolometer)，热电堆(Thermopile)及热电(Pyroelectric)元件。热型及量子型的一般特征如表1 所示，在此仅就热型之热电型红外线传感器加以说明。 优点 缺点 热型 常温动作 波长依存性(波长不同 感度有很大之变化者) 并不存在 便宜 感度低 响应慢(mS 之谱) 量子型 感度 高 响应快速(μS 之谱) 必须冷却(液体氮气) 有波长依存性 价格偏高 表1 红外线热型、量子型比较此传感器特别是利用远红外线范围的感度做为人体检出用，如图1所示红外线的波长比可见光长而比电波短。红外线让人觉得只由热的物体放射出来，可是事实上不是如此，凡是存在于自然界的物体，如人类、火、冰等等全部都会射出红外线，只是其波长因其物体的温度而有差异而已。例如图1 中，人体的体温约为36～37℃，所放射出峰值为9～10μm的远红外线，另外加热至400～700℃的物 体，可放射出峰值为3～5μm 的中间红外线。

图1 温度不同红外线波长的差异
红外线传感 器系可以检出这些物体所发射之各种红外线(温度)的感知器。

特征
热电型红外线传感器系利用热电效果，其材料则使用强介质陶 瓷体 (Dielectric Ceramic)，钽酸锂(LiTaO3)等单结晶及PVDF 等有机材料，
热电型红外线传感器具有下列几项特 征：
(1) 由于系检知从物体放射出出来的红外线，所以不必直接接触就能够感知物体表面的温度，故人体检知以及移动中物体的温度当然均能以非接触之方式测得。
(2) 热电型红外线传感器系接受检知对象物所发出的红外线，因此是被动型[请参照图2(a)]，由于不是图(b)所示的主动型，所以并不需要校对投光器、受光器 之光轴等烦琐的作业。

(a)被动 型 (b)主动型
图 2人体检知的方法(3) 热电效果系温度变化而产生的，这将在稍后说明之，因此只接受因温度变化之能量(Energy)，而热电型红外线传感器将电压微分而输出之。

原 理
首先介绍热电效果，如图3 所示，感知组件系使用PZT(钛酸锆酸铅系陶瓷体)强介质陶瓷体，在感知组件施加高压电(3KV～5KV/mm)
而 分极之，藉这种方法，组件表面显现的正负电荷会和空气中相反之电荷结合而呈电气中和状，如图2-24 所示。当组件的表面温度变化时，
感知组件 分极的大小会随着温度变化而变化，因此稳定时之电荷中和状态就崩溃，而感知组件表面电荷与吸着杂散电荷的缓和时间不同，所以会形成电气上的不平衡，而产生没有配对的电荷，如图3(b)所示。

像这种因温度变化而产生电荷的现象称为热电效果，设若产生之电荷为Δθ，温度变化为ΔＴ，则 Δθ／ΔＴ＝λ(库仑／℃)，就是热电
系数。实际上的传感器到底是如何利用热电效果呢？请参考传感器内部构造及本文之解说，图4 所示系热电型红外线传感器的构造。

(a)稳定时 (T)K (b)温度刚变化之后(T+ΔT)K
图3热电型红外线传感器的原理
图4 热电型红外线传感器的内部构造
(1) 各种波长的红外线射入传感器。
(2) 组件顶端之入射窗以滤光镜(Filter)覆盖着，只让必要的红外线通过，而将不要的红外线隔绝。
(3) 位于感知组件表面的热吸收膜会将红外线变换成热。
(4) 感知组件的表面温度上升，因热电效果之故，就产生表面电荷。
(5) 产生的表面电荷以FET 放大且变换阻抗。
(6) 从漏极(Drain)供给FET 动作所需的电压。
(7) 放大后的电气信号会于外部所接的源极 ─ 地端之电阻上显现出来，而与偏压重迭之后取出。 应 用：
(1) 可作为入侵警报器(Intrusion detector)。
(2) 移动侦测器(Motion sensing)。
(3) 自动照明(Automatic light control)。
(4) 自动门控制(Automatic door control)。特 性: 项 目 最小典型 最 大单位 测试条件 检验型式 双组件型 响 应 2300 2800 3300 V/W 8~14μm/1Hz 噪 音 25℃/.3~10Hz 飘移电压 0.2 0.6 1.5 V Rs=47KΩ 输出阻抗 10 KΩ 操作温度 -40~70 ℃ ΔT<5℃/min 操作电压 3 15 V 直流 操作电流 4 20 50 μA 使 用注意
(1) 使用聚热组件时如CMOS等，应防止静电感应破坏组件。
(2) 避免使用于温度改善在3℃／分(3℃／minute)以上之场所。
(3) 仅量避免手指接触传感器之侦测壁，必要时可用棉花沾酒精擦拭。应 用电路：人体焦耳式体温感测
焦耳式体温传感器，由于静电效应输出阻抗很高，因此基板之一侧连接一FET 作为阻抗匹配的电压随耦器，工作时需加直流于D极和S 极。
当人体接近感知器时，在源极(S)端感应一脉冲信号，送至运算放大器做一正向放大 器。调整VR1MΩ，可改变输出的放大倍数。

利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外线又称红外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。任何物质，只要它本身具有一定的温度（高于绝对零度），都能辐射红外线。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏度高，响应快等优点。
红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路。光学系统按结构不同可分为透射式和反射式两类。检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和光电检测元件。热敏元件应用最多的是热敏电阻。热敏电阻受到红外线辐射时温度升高，电阻发生变化，通过转换电路变成电信号输出。光电检测元件常用的是光敏元件，通常由硫化铅、硒化铅、砷化铟、砷化锑、碲镉汞三元合金、锗及硅掺杂等材料制成。
红外线传感器常用于无接触温度测量，气体成分分析和无损探伤，在医学、军事、空间技术和环境工程等领域得到广泛应用。例如采用红外线传感器远距离测量人体表面温度的热像图，可以发现温度异常的部位，及时对疾病进行诊断治疗（见热像仪）；利用人造卫星上的红外线传感器对地球云层进行监视，可实现大范围的天气预报；采用红外线传感器可检测飞机上正在运行的发动机 的过热情况等。

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17644553335：厕所红外感应器的原理是什么?
蔚差都 ：答：红外线感应器原理 这种是通过红外线反射原理，当人体的手或身体的某一部分在红外线区域内，红外线发射管发出的红外线由于人体手或身体摭挡反射到红外线接收管，通过集成线路内的微电脑处理后的信号发送给脉冲电磁阀，电磁阀接受信号后按指定的指令打开阀芯来控制头出水;当人体的手或身体离开红外线感应范围...

17644553335：传感器的工作原理是怎样的?
蔚差都 ：答：接近传感器检测几乎没有任何接触点的物体的存在。由于传感器与被测物体之间没有接触，且缺少机械零件，因此这些传感器的使用寿命长，可靠性高。不同类型的接近传感器有感应式接近传感器、电容式接近传感器、超声波接近传感器、光电传感器、霍尔效应传感器等。工作原理 接近传感器发射电磁或静电场或电磁辐射束（如...

17644553335：传感器的工作的原理是什么?
蔚差都 ：答：1.传感器的原理 传感器是一种装置，它利用一定的规律将探测到的量转换成易于处理的其他物理量。例如，尺子是一种非常简单的传感器。它以一定的间隔标记刻度，刻度是一定的定律，然后根据这个定律进行测量，物体的长度，以及便于应用的数字距离。比如光敏电阻器是一种光电转换器，它由特定的材料制成，使其电...

17644553335：传感器的原理与作用
蔚差都 ：答：传感器的原理是敏感元件和转换元件将特定的被测信号转换为可用信号。作用是以满足信息传输、处理、存储、显示、记录和控制等需求。1、传感器介绍 传感器（transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并按规律将感知到的信息转换成电信号或其他所需形式的信息输出。它们为物体提供触觉、味觉、...

17644553335：传感器的原理是?
蔚差都 ：答：传感器的原理是？传感器是一种检测装置，它的基本原理是通过敏感元件及转换元件把特定的被测信号，按照一定规律转换成某种“可用信号”并输出，以满足信息的传输、处理、记录、显示和控制等要求。其作用是将来自外界的各种信号转换成电信号。传感器一般由敏感元件、转换元件、变换电路和辅助电源四部分组成。

17644553335：请问什么是传感器的原理?传感器的原理 的定义 又是什么呢?
蔚差都 ：答：以半导体热敏电阻为探测元件的温度传感器应用广泛,这是因为在元件允许工作条件范围内,半导体热敏电阻器具有体积小、灵敏度高、精度高的特点,而且制造工艺简单、价格低廉。1.半导体热敏电阻的工作原理 按温度特性热敏电阻可分为两类,随温度上升电阻增加的为正温度系数热敏电阻,反之为负温度系数热敏电阻。 ⑴ 正温度系数...

17644553335：传感器三线和四线原理是什么
蔚差都 ：答：传感器三线原理的具体工作流程是这样的：当传感器感测到外界变化时，传感器内部的电路会产生一个信号输出。这个信号输出通过信号线传送到控制器，控制器接收到信号后会进行相应的处理。同时，控制器也会向传感器供电，使传感器能够正常工作。传感器四线原理四线传感器是指通过四根电线来连接传感器和控制器的...

17644553335：传感器的基本原理
蔚差都 ：答：传感器工作原理 由于该旋转变压器动--静环之间只有零点几毫米的间隙,加之传感器轴上部分都密封在金属外壳之内,形成有效的屏蔽,因此具有很强的抗干扰能力。 传感器的基本原理3 三种传感器工作原理 1、压电压力传感器 压电式压力传感器主要基于压电效应(Piezoelectric effect),利用电气元件和其他机械把待测的压力转换成为...

17644553335：感应器的工作原理
蔚差都 ：答：感应器承担着将一个物体或过程的特定特性转化为数量的工作。它的“对象”可以是固体、液体或气体，它们的状态可以是静态的也可以是动态的(即过程)。物体经过变换和量化后，可以通过多种方式进行检测。物体的属性可以是物理的，也可以是化学的。它根据其工作原理，将物体特征或状态参数转换成可测量的电量，...

17644553335：传感器工作原理是什么 传感器是如何工作的
蔚差都 ：答：人体接近传感器又称无触点接近传感器，是理想的电子开关量传感器。当金属检测体接近传感器的感应区域，开关就能无接触，无压力、无火花、迅速发出电气指令，准确反应出运动机构的位置和行程，即使用于一般的行程控制，其定位精度、操作频率、使用寿命、安装调整的方便性和对恶劣环境的适用能力，是一般机械式行程...