红外光电探测器的原理|分类|用途

　　红外光电探测器是将入射的红外辐射信号转变成电信号输出的器件。现代红外光电探测器所利用的主要是红外热效应和光电效应。这些效应的输出大都是电量，或者可用适当的方法转变成电量。

红外光电探测器的发展

　　20世纪，红外光电探测器首先受到军事部门的关注，它实现了黑暗中的目标探测、保密通讯等。

　　Z初的红外光电探测器采用点源探测技术，该方法将目标看作一个热点源，以此来探测、锁定并追踪目标。由于获得的特征信息量十分有限，且非常容易受到各类红外、激光等干扰，因此单元探测基本不具备目标识别的能力。随着计算机技术、光电子技术等发展，光电对抗越来越强烈，简单的点源式探测技术面临重大挑战，逐渐发展为多元探测技术，可以获取较丰富的目标信息。

　　20世纪80年代研发的多元红外光电探测器面阵凝视成像系统探测元数量达到10³～10⁶量级，可以直接置于红外物镜的焦平面上，实现所谓的大角度“凝视”，电子脉冲代替了光学机械扫描体制。系统灵敏度可提高两个量级且可同时处理多个目标，体积缩小、重量减轻、响应更快、可靠性提高，在军事上有更突出的适用性。

　　目前，红外光电探测器正朝着中波红外、长波红外双波段甚至多波段方向发展。红外光电探测器将具备像素更高、帧速率更快、热分辨率更强、多色化和智能化等特征。

红外光电探测器的原理

　　红外对于我们来说其实并不陌生，经科学研究显示凡是温度超过零度的物体都能产生热辐射，当物体温度低于1725℃物体产生的热辐射光谱都会集中在红外光区域，因此自然界的所有物体都能向外辐射红外光波。自然界的物体由于本身的物理、化学性质、本身温度的不同所产生的红外辐射的波长和距离也不尽相同。

　　通常我们将这些红外波分为以下三个波段：

　　1、近红外：波长范围0.75～3μm

　　2、中红外：波长范围3～25μm

　　3、远红外：波长范围25～1000μm

　　人体辐射的红外光波长3～50μm，其中8～14μm占46%，峰值波长在9.5μm。红外辐射是波长介于可见光与微波之间的电磁波，人眼察觉不到，要察觉这种辐射的存在并测量其强弱，必须把它转变成可以察觉和测量的其他物理量。红外光电探测器是将入射的红外辐射信号转变成电信号输出的器件。

红外光电探测器的分类

　　根据红外光电探测器是否发射红外，可将红外光电探测器分为被动红外光电探测器和主动红外光电探测器。

　　1、被动红外光电探测器：

　　被动红外光电探测器本身不发射任何能量而只被动接收、探测来自环境的红外辐射。探测器安装后数秒种已适应环境，在无人或动物进入探测区域时，现场的红外辐射稳定不变，一旦有人体红外线辐射进来，经光学系统聚焦就使热释电器件产生突变电信号，而发出警报。被动红外入侵探测器形成的警戒线一般可以达到数十米。

　　被动式红外光电探测器主要由光学系统、热传感器(或称为红外传感器)及报警控制器等部分组成。其核心是不见是红外光电探测器件，通过关学系统的配合作用可以探测到某个立体防范空间内的热辐射的变化。

　　人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10微米左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10微米左右的红外线而进行工作的。人体发射的10微米左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。

　　2、主动红外光电探测器：

　　主动红外光电探测器由红外发射机、红外接收机和报警控制器组成。分别置于收、发端的光学系统一般采用的是光学透镜，起到将红外光束聚焦成较细的平行光束的作用，以使红外光的能量能够集中传送。红外光在人眼看不见的光谱范围，有人经过这条无形的封锁线，必然全部或部分遮挡红外光束。接收端输出的电信号的强度会因此产生变化，从而启动报警控制器发出报警信号。主动式红外光电探测器遇到小动物、树叶、沙尘、雨、雪、雾遮挡则不应报警，人或相当体积的物品遮挡将发生报警。

红外光电探测器的用途

　　红外光电探测器首先被广泛应用于军事领域，如制导、侦察、搜索、预警、探测、跟踪、全天候前视和夜视、武器瞄准等。

　　20世纪70年代以后，民用需求急剧增长，加上红外光电探测器件发展迅猛、生产成本下降，使得军事红外技术逐步向民用部门转化，红外光电探测器被广泛应用于工业、农业、医学、交通等各个行业和部门，如电力在线检测、铁路车辆轴温探测、矿产资源勘探、地下矿井测温和测气、气象预报、地貌或环境监测、农作物或环保监测等，使得红外光电探测器发展成为军民两用技术。