热电堆红外传感器工作原理

红外探测技术凭借其环境适应性好、隐蔽性好、体积小等优点,广泛应用于红外侦查、防盗报警等领域。目前常用的红外探测技术主要有基于运动特征的方法、基于形状信息的方法、基于人体模型的方法等,采用红外成像设备系统是非常昂贵且计算复杂度高; 然而红外目标的入侵识别应用往往不需要由图像设备提供高分辨率,利用红外传感器对目标辐射特征识别来代替视频追踪,作为价格昂贵的热成像红外设备的替代品是可行的。

现有的红外探测系统大多是基于热释电红外传感器的运动特征识别,其探测系统只能实现红外目标的运动入侵识别,应用领域受到很大局限。

热电堆红外传感器是一种可以对外界红外辐射产生响应的传感器,近10年来,由于微细加工技术的发展进步,MEMS热电堆红外传感器也取得了飞速发展。

热电堆探测器采用赛贝克效应(Seebeck effect)设计制作,如果两种不同的材料或者材料相同而逸出功不同的物体A和B,在热结相连,而在冷端区开路,热结和冷结存在一定的温差ΔTHC,则在冷端的两端就会产生一开路温差电动势Vout,赛贝克效应的数学公式中SAB为物体A和物体B之间赛贝克系数差,VK -1。对于半导体材料,产生赛贝克效应的主要原因是热端的载流子往冷端扩散的结果。

一般而言,微机械热电堆红外探测器主要由红外吸收体,绝缘结构和热电堆组成(图1),热结区与红外吸收体相邻,其温度随红外吸收体变化而变化,冷结区与热结区通过绝缘结构隔离,其温度与环境温度保持一致。当红外吸收体吸收外界辐射时,热结区温度升高,而冷结区温度不变,导致热结与冷结温差增大,通过赛贝克效应,热电偶材料将温差转换为电压,故可以通过热电堆两端的输出电压测量外界红外辐射的大小。

新闻中心

NEWS

首页    新闻    传感器百科    热电堆红外传感器工作原理