了解一下紅外氣體傳感器的熱釋電材料是什么吧

更新時(shí)間：2020-07-01

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　　隨著紅外光學(xué)材料及微電子封裝技術(shù)的發(fā)展，紅外氣體傳感器在其封裝上固定安裝有針對(duì)不同氣體的窄帶干涉濾光片。通過(guò)使用固定有不同波長(zhǎng)濾光片的的紅外傳感器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同氣體的測(cè)量。

　　熱釋電材料是一種具有自發(fā)極化的電介質(zhì)，它的自發(fā)極化強(qiáng)度隨溫度變化，可用熱釋電系數(shù)p來(lái)描述，p=dP/dT(P為極化強(qiáng)度，T為溫度)。

　　在恒定溫度下，材料的自發(fā)極化被體內(nèi)的電荷和表面吸附電荷所中和。如果把熱釋電材料做成表面垂直于極化方向的平行薄片，當(dāng)紅外輻射入射到薄片表面時(shí)，薄片因吸收輻射而發(fā)生溫度變化，引起極化強(qiáng)度的變化。

　　而中和電荷由于材料的電阻率高跟不上這一變化，其結(jié)果是薄片的兩表面之間出現(xiàn)瞬態(tài)電壓。若有外電阻跨接在兩表面之間，電荷就通過(guò)外電路釋放出來(lái)。電流的大小除與熱釋電系數(shù)成正比外，還與薄片的溫度變化率成正比，可用來(lái)測(cè)量入射輻射的強(qiáng)弱。

　　熱釋電型紅外氣體傳感器都是用硫酸三甘酞(TGS)和鉭酸鋰 (LiTaO3)等優(yōu)質(zhì)熱釋電材料(p的數(shù)量級(jí)為10-8C/Kcm2)的小薄片作為響應(yīng)元，加上支架、管殼和窗口等構(gòu)成。它在室溫工作時(shí)，對(duì)波長(zhǎng)沒(méi)有選擇性。

　　熱電堆的結(jié)構(gòu)輻射接收面分為若干塊，每塊接一個(gè)熱電偶，把它們串聯(lián)起來(lái)，就構(gòu)成熱電堆。按用途不同，實(shí)用的熱電堆可以制成細(xì)絲型和薄膜型，亦可制成多通道型和陣列型器件。帶紅外帶通濾波器的傳感器應(yīng)用于紅外吸收氣體探測(cè)。

　　熱釋電和熱電堆型紅外探測(cè)器的根本區(qū)別在于，后者利用響應(yīng)元的溫度升高值來(lái)測(cè)量紅外輻射，響應(yīng)時(shí)間取決于新的平衡溫度的建立過(guò)程，時(shí)間比較長(zhǎng)，不能測(cè)量快速變化的輻射信號(hào)。

　　而熱釋電型探測(cè)器所利用的是溫度變化率，因而能探測(cè)快速變化的輻射信號(hào)。這種探測(cè)器在室溫工作時(shí)的探測(cè)率可達(dá) D≈1~2×109厘米·赫/瓦。70年代中期以來(lái)，這種探測(cè)器在實(shí)驗(yàn)室的光譜測(cè)量中逐步取代溫差電型探測(cè)器和氣動(dòng)型探測(cè)器。

　　利用這些窗口濾波紅外探測(cè)器，不用進(jìn)行分光，從而可以直接測(cè)量對(duì)應(yīng)濾波片波段也即相應(yīng)氣體吸收波段的紅外光強(qiáng)度，這樣的氣體傳感器成為非分光紅外(NDIR)氣體傳感器。

上一條看完這些你就知道氫氣傳感器的分類及原理了
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