南京理工大學熱電探測器

《南京理工大學熱電探測器》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《南京理工大學熱電探測器（52頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第三章、熱電檢測器件 工作的物理過程是， 器件吸收 入射輻射功率產(chǎn)生 溫 升 ，溫升引起材料各種有賴于溫度的 參量的變化 ，監(jiān)測其 中一種性能的變化，來探知輻射的存在和強弱。這一過程 比較慢 ，一般的響應時間多為毫秒級。 熱電探測器件大致分為 熱電偶及熱電堆 ； 氣動探測器 ； 熱敏電阻 ； 熱釋電探測器 。 熱電探測器件是利用熱敏材料吸收入射輻射的 總功率 產(chǎn) 生溫升來工作的，而不是利用某一部分光子的能量，所以各種 波長的輻射對于響應都有貢獻。因此，熱電探測器件的突出特 點是， 光譜響應范圍特別寬 ，從紫外到紅外幾乎都有相同的響 應，光譜特性曲線近似為一條平線。 第一節(jié)、熱電檢測器件的基本原

2、理 第一步 :按系統(tǒng)的熱力學特性來確定入射輻射所引起的溫 升，這種分析對各種熱電探測器件都適用，這是 共性 ； 第二步 :根據(jù)溫升來確定具體探測器件輸出信號的性能， 這是 個性 。 熱電探測器是將輻射能轉(zhuǎn)換為 熱能 ，然后再把熱能轉(zhuǎn)換為 電 能 的器件。 輸出信號的形成有兩個階段： 熱電探測器件與普通的溫度計的區(qū)別 : 相同點： 二者都有隨溫度變化的性能。 不同點： 溫度計要與外界有盡量好的熱接觸，必須達到熱平衡。 熱電探測器要與入射輻射有最佳的相互作用，同時又 要盡量少的與外界發(fā)生熱接觸。 一、熱電探測器件吸收輻射引起的溫度變化 為調(diào)制頻率 tje eWW 0 為吸收率 tjeW 0 TTT

3、 0 設入射輻射的功率為 則探測器吸收輻射后每秒鐘產(chǎn)生的熱量為 設探測器的原溫度為 T0， 吸收輻射后的溫升為 T 。升高一度所需要的熱量為熱容，它表示探測器 Q QQ tj C TG dt TdCeW 0 所以探測器吸收的輻射功率等于每秒鐘探測器升溫所需的 能量和傳導損失的能量 由探測器與周圍環(huán)境發(fā)生熱傳導引起的單位時間內(nèi)的熱量為 為熱導QQ GTG TG dt TdCeW QQ tj 0 00 時 Tt Tt T Ttj TQ T e j We jC WtT 11 00 為熱容為熱阻，式中 QQQQT CRCR 時當 Tt tj TQ T e jC WtT 1 0 取實部可得 溫升與 入射

4、的輻射功率成正比 ， 入射輻射調(diào)制頻率 越大， 溫升就越小。 在相同的入射輻射下，希望得到大的溫升，則探測器的 熱容要??； 與外界的 熱耦合要小 。 材料的 吸收系數(shù)要大； 2122 0 1 TQG WT QG WT 00 時 為使探測器的熱容小，應盡量使探測器的結(jié)構(gòu)小、重 量輕，同時要兼顧結(jié)構(gòu)強度。 熱導對于探測器靈敏度和時間常數(shù)的影響正好相反， 熱導小，靈敏度高，但響應時間長 。所以，在設計和選用熱 電探測器件時須采取折衷方案。另外熱導對探測極限也有影 響。 探測器與外界的熱耦合，主要有 輻射交換和熱傳導 兩 種形式。其中，輻射交換的熱導率最小。 二、熱電探測器件的最小可探測功率 由于熱探

5、測器與周圍環(huán)境之間的熱交換存在熱流起伏，引 起熱探測器的溫度在 T0在附近呈現(xiàn)小的起伏，入射輻射能的 起伏也引起溫度的起伏，這種溫度起伏構(gòu)成了的熱電探測器 的主要噪聲源，稱為 溫度噪聲 ，溫度噪聲對探測弱輻射信號 影響很大。 一般在帶寬 f內(nèi)的溫度噪聲為： 2122 2 2 1 4 TQ N G fkTT 探測器的最小可探測功率為： 2124 QGfkTN E PP m i n 第二節(jié)、熱電偶與熱電堆 熱電偶是最早出現(xiàn)的一種熱電探測器件，發(fā)明于 1826年。 測量溫度的稱為 測溫熱電偶 ，測量輻射能的稱為 輻射熱電偶 。 在光譜儀器、光度儀器以及光電器件測試定標等方面 輻射熱 電偶 應用極為普

6、遍。 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，溫度是需要測量和控制的重要參數(shù)之一。 在溫度測量中， 測溫熱電偶 的應用極為廣泛。 1、工作原理 當有兩種不同的導體或半導體 A和 B組成一個回路，其兩端 相互連接時，只要兩結(jié)點處的溫度不同，一端溫度為 T= T0 + T ， 稱為工作端或 熱端 ，另一端溫度為 T0 ， 稱為自由端（也稱 參考端）或 冷端 ，回路中將產(chǎn)生一個電動勢， 該電動勢的方向 和大小與導體的材料及兩接點的溫度有關(guān) 。這種現(xiàn)象稱為 “ 熱 電效應 ” ，兩種導體組成的回路稱為 “ 熱電偶 ” ，這兩種導體 稱為 “ 熱電極 ” ，產(chǎn)生的電動勢則稱為 “ 熱電動勢 ” 。 熱電動勢由兩部分電動勢組成

7、，一部分是單一導體的 溫差電 動勢 ，另一部分是兩種導體的 接觸電動勢 。 對于 導體 A（ 或 B）， 將其兩端分別置于不同的溫度場 t、 t0中 (t t0)。 在導 體內(nèi)部，熱端的自由電子具有較大的動能，向冷端移動，從而使熱端失去電 子帶正電荷，冷端得到電子帶負電荷。這樣，導體兩端便產(chǎn)生了一個 由熱端 指向冷端的靜電場 。該電場阻止電子從熱端繼續(xù)跑到冷端并使電子反方向移 動，最后也達到了動態(tài)平衡狀態(tài)。這樣，導體兩端便產(chǎn)生了電位差，我們將 該電位差稱為 溫差電動勢 。 溫差電動勢的大小取決于導體的材料及兩端的溫 度。 對于 P型半導體 ，將其兩端分別置于不同的溫度場 t、 t0中 (t t

8、0)。 在半導 體內(nèi)部，熱端的多數(shù)載流子（空穴）具有較大的動能，向冷端移動，從而使 熱端失去空穴帶負電荷，冷端得到空穴帶正電荷。這樣， P型導體兩端便產(chǎn) 生了一個 由冷端指向熱端的靜電場 。該電場阻止空穴從熱端繼續(xù)跑到冷端并 使空穴反方向移動，最后也達到了動態(tài)平衡狀態(tài)。 對于 N型半導體 ，將其兩端分別置于不同的溫度場 t、 t0中 (t t0)。 在半 導體內(nèi)部，熱端的多數(shù)載流子（電子）具有較大的動能，向冷端移動，從而 使熱端失去電子帶正電荷，冷端得到電子帶負電荷。這樣， N型導體兩端便 產(chǎn)生了一個 由熱端指向冷端的靜電場 。該電場阻止電子從熱端繼續(xù)跑到冷端 并使電子反方向移動，最后也達到了

9、動態(tài)平衡狀態(tài)。 當 A和 B兩種不同材料的導體接觸時，由于兩者內(nèi)部單位體積的自由電子 數(shù)目不同 (即電子密度不同 )，因此，電子在兩個方向上擴散的速率就不一樣。 現(xiàn)假設導體 A的自由電子密度大于導體 B的自由電子密度，則導體 A擴散到導體 B的電子數(shù)要比導體 B擴散到導體 A的電子數(shù)大。所以導體 A失去電子帶正電荷， 導體 B得到電子帶負電荷，于是，在 A、 B兩導體的接觸界面上便形成一個由 A 到 B的電場。該電場的方向與擴散進行的方向相反，它將引起反方向的電子轉(zhuǎn) 移，阻礙擴散作用的繼續(xù)進行。當擴散作用與阻礙擴散作用相等時，即自導 體 A擴散到導體 B的自由電子數(shù)與在電場作用下自導體 B到導

10、體 A的自由電子數(shù) 相等時，便處于一種動態(tài)平衡狀態(tài)。在這種狀態(tài)下， A與 B兩導體的接觸處就 產(chǎn)生了電位差，稱為 接觸電動勢 。 接觸電動勢的大小與導體的材料、接點的 溫度有關(guān)， 與導體的直徑、長度及幾何形狀無關(guān)。 溫差電動勢的大小和正負與材料的性質(zhì)有關(guān)，用作熱電極的 材料應具備如下幾方面的條件： (1)溫度測量范圍廣： 要求在規(guī)定的溫度測量范圍內(nèi)有較高的測量精確度，有較大 的熱電動勢。溫度與熱電動勢的關(guān)系是單值函數(shù)，最好是呈線性 關(guān)系。 (2)性能穩(wěn)定： 要求在規(guī)定的溫度測量范圍內(nèi)使用時熱電性能穩(wěn)定，均勻性 和復現(xiàn)性好。 (3)物理化學性能好： 要求在規(guī)定的溫度測量范圍內(nèi)使用時不產(chǎn)生蒸發(fā)現(xiàn)象

11、。有良 好的化學穩(wěn)定性、抗氧化性或抗還原性能。 滿足上述條件的熱電偶材料并不很多。目前我國大量生產(chǎn) 和使用、性能符合專業(yè)標準或國家標準并具有統(tǒng)一分度表的 熱電偶材料稱為 定型熱電偶材料 ，共有六個品種。它們分別 是：銅 -康銅、鎳鉻 -考銅、鎳鉻 -鎳硅、鎳鉻 -鎳鋁、鉑銠 10- 鉑及鉑銠 30-鉑銠 6。其中鎳鉻 -考銅熱電偶材料將逐漸地被淘 汰。根據(jù)國際電工委員會 (IEC)標準的規(guī)定，我國將發(fā)展鎳鉻 -康銅、鐵 -康銅熱電偶材料。此外，我國還生產(chǎn)一些未定型 熱電偶材料，如鉑銠 13-鉑、銥、銠 40-銥、鎢錸 5-鎢錸 26、 等等。 在結(jié)構(gòu) 上既可以是線、條狀的 實體 ，也可以是利用

12、真空沉積技 術(shù)或光刻技術(shù)制成的 薄膜 。實體型的溫差電偶多用于測溫，薄膜型 的溫差電堆（由許多個溫差電偶串聯(lián)而成）多用于測量輻射。 2、結(jié)構(gòu) 測溫熱電偶 測量范圍很大，大約為 200 1000 ，測溫 精確度可高達 1/1000 。 測輻射熱電偶 測量范圍較小，它的熱端是用來接收入射輻 射的，所以在熱端裝有一塊涂黑的金箔。 熱電偶接收輻射一端稱為 熱端 ， 另一端稱為 冷端 。為了提 高吸收系數(shù)，在熱端都裝有涂黑的金箔。 溫差電勢形成的物理過程 半導體材料具有較高的溫差電位差，所以輻射熱電偶多采 用半導體材料。熱端接收輻射產(chǎn)生溫升，半導體中載流子動能 增加。從而，多數(shù)載流子要從熱端向冷端擴散，

13、結(jié)果 P型材料 熱端帶負電，冷端帶正電；而 N型材料情況正好相反 。 3、輻射熱電偶工作原理 當冷端開路時，開路電壓為 : Voc=M12T 式中， M12為比例系數(shù)，稱塞貝克常數(shù)，也稱溫差電勢率， 單位為 V/ ； T為溫度增量。 溫差電勢形成的物理過程 在負載 RL上的壓降為： 溫差電勢形成的物理過程 式中， Ri為熱電偶電阻， 為吸收系數(shù)， W0為入射輻射的功率， GQ 為總的熱導。 22 012 12 1 TQLi L Li L L G W RR RMTM RR RV 因 GQ與材料性質(zhì)和環(huán)境有 關(guān)，所以 為了使 G較小，提高 靈敏度，并使工作穩(wěn)定，常把 溫差電偶或溫差電堆放在真空 的

14、外殼里。 穩(wěn)定性 指熱電偶的熱電特性隨使用時間變化小。 不均勻性 指熱電極的不均勻程度，所引起的附加熱 電勢的大小。不均勻性降低測溫的準確度，影響熱電偶的穩(wěn)定 性和互換性。 熱惰性 指被測介質(zhì)從某一溫度躍遷到另一溫度時， 熱電偶測量端的溫度上升到整個躍遷的 63.2%所需的時間。 4、主要特性 1、響應率 在直流輻射作用下，熱電偶的響應率為： QLi LL GRR RM W VR 12 0 0 在交流輻射作用下，熱電偶的響應率為： 22 12 0 1 TQLi LL GRR RM W VR 要使熱電偶的響應率高，應選塞貝克系數(shù)大的材料，并增大吸 收系數(shù)，內(nèi)阻要小，熱導也要小。 對交流響應率來說

15、，降低工作頻 率，減少時間常數(shù)是十分明顯的。 2、響應時間 熱電偶的響應時間約為幾毫秒到幾十毫秒，比較大，帶寬較窄。 多用于 測量恒定的輻射或低頻輻射 。只有少數(shù)時間常數(shù)小的器件才 適用于測量中、高頻輻射。 3、最小可探測功率 熱電探測器件最小可探測功率的主要限制因素是溫度噪聲和約 翰遜噪聲。理想的熱電探測器件，噪聲等效功率為 10-11W數(shù)量級。 而溫差電堆，常溫、理想情況下噪聲等效功率可達 10-9W數(shù)量級。 為了減小熱電偶的響應時間，常把輻射接受面分為若干 塊，每塊接上一個熱電偶，并把這些熱電偶串接或并接起來， 這樣就成了熱電堆。 由半導體材料制成的溫差電堆，一般都很脆弱，容易破碎，使用

16、時 應避 免振動 。 額定功率小，入射輻射不能很強 ，它允許的最大輻射通量為幾十微瓦， 所以通常都用來測量微瓦以下的輻射通量。 應避免通過較大的電流 ，流過熱電偶的電流一般在 1微安以下，決不能超 過 100微安，因而 千萬不能用萬用表來檢測熱電偶的好壞 ，否則會燒壞金箔， 損壞熱電偶。 保存時不要使輸出端短路， 以防因電火花等電磁干擾產(chǎn)生的感應電流燒 毀元件。 工作時環(huán)境溫度 不宜超過 60 。 二、簡答題： 1、熱電探測器與光電探測器比較，在原理上有何區(qū)別？ 2、熱電探測器與普通溫度計有何區(qū)別？ 3、 簡述輻射熱電偶的使用注意事項。 一、填空題： 熱電探測器是將輻射能轉(zhuǎn)換為（ ）能，然后再

17、把它轉(zhuǎn)換 為（ ）能的器件。 第三節(jié)、熱敏電阻 凡吸收入射輻射后引起溫升而使電阻改變，導致負載電阻 兩端電壓的變化，并給出電信號的器件稱為 熱敏電阻 。熱敏電 阻是由電阻溫度系數(shù)大的導體材料制成的電阻元件，也稱它為 測輻射熱計 。 熱敏電阻 按其電阻 -溫度特性 可分為 正溫度系數(shù) 熱敏電阻 器 (PTCR)及 負溫度系數(shù) 熱敏電阻器 (NTCR)。 正溫度系數(shù)熱敏電阻器又細分兩類： 一類為陶瓷 PTC熱敏 電阻器（ CPTC） ， 在 BaTiO3、 V2O5、 BN等材料中摻入半導化元 素后都可發(fā)現(xiàn) PTC效應。目前得到廣泛應用的是 BaTiO3系 PTC熱 敏電阻器； 第二類是有機高分子

18、 PTC熱敏電阻器（ PPTC） ， 在 聚乙烯高分子材料中摻入碳黑形成 PTC效應。 但對于由半導體材料制成的熱敏電阻可定性地解釋為， 吸收輻射后，材料中電子的動能和晶格的振動能都有增加 。因 此，其中部分電子能夠從價帶躍遷到導帶成為自由電子，從而 使電阻減小， 電阻溫度系數(shù)是負的 。 對于由金屬材料制成的熱敏電阻，因其內(nèi)部有大量的自 由電子，在能帶結(jié)構(gòu)上無禁帶，吸收輻射產(chǎn)生溫升后，自由電 子濃度的增加是微不足道的。相反，因晶格振動的加劇，卻妨 礙了電子的自由運動，從而 電阻溫度系數(shù)是正的 ，而且其絕對 值比半導體的小。 半導體熱敏電阻和金屬熱敏電阻的不同點： NTC的電阻值可以隨溫度的上升

19、而下降，由于其溫度系 數(shù)非常大，所以可以檢測微小的溫度變化，因此被廣泛應用 在溫度的量測、控制與補償。 PTC產(chǎn)品從功能來分，有過流保護、消磁、電機啟動、 恒溫加熱等應用，下游產(chǎn)品如程控交換機、冰箱、空調(diào)、汽 車、照明燈具等，都是主要應用領(lǐng)域。 電極化： 電介質(zhì)的內(nèi)部沒有載流子，所以沒有導電能力。 但是它也是由帶電粒子 電子和原子核組成的。在外電場的作用 下，帶電的粒子也要受到電場力的作用，它們的運動也會發(fā)生一些 變化。例如，加上電壓后，正電荷平均講來總是趨向陰極，而負電 荷趨向陽極。雖然其移動距離很小，但電介質(zhì)的一個表面帶正電， 另一表面帶負電。稱這種現(xiàn)象為 電極化 。 第四節(jié)、熱釋電探測器

20、 自發(fā)極化： 除去外電場后，大部分電介質(zhì)都會失去極化特點， 但“鐵電體”電介質(zhì)仍保持極化狀態(tài)，稱為自發(fā)極化。 位移電流： 從電壓加上去的瞬間到電極化狀態(tài)建立起來 為止的這一段時間內(nèi)，電介質(zhì)內(nèi)部的電荷適應電壓的運動就 相當電荷順電場力方向的運動，也是一種電流，稱為 位移電 流 。一旦極化建成后，電流就停止了。 居里溫度（或居里點）： 鐵電體的極化強度與溫度有關(guān)， 溫度升高，極化強度減低。升高到一定溫度，自發(fā)極化就突 然消失，這個溫度稱為居里溫度（或居里點）。 熱釋電探測器 ：在居里點以下，極化強度是溫度的函數(shù)， 利用這一關(guān)系制造的熱敏類探測器稱為熱釋電探測器。 當紅外輻射照射到已經(jīng)極化了的鐵電薄

21、片時，引起薄片的溫度 升高。因而表面電荷減少，這就“釋放”了一部分電荷。釋放的電 荷通過放大器轉(zhuǎn)換成輸出電信號。 如果紅外輻射繼續(xù)照射，使鐵電薄片的溫度升高到新的平衡值， 表面電荷也達到新的平衡，不再釋放電荷。也就沒有輸出信號。 在穩(wěn)定狀態(tài)下，輸出信號下降到零， 只有在薄片溫度有變化時 才有輸出信號 。 按熱釋電器件的基本結(jié)構(gòu)，其等效電路可表示為恒流源 Is。 熱釋電器件的等效電路 熱敏探測器是 寬波段 響應的，但 探測率比較低 。光電類 探測器的 探測率（靈敏度）較高，但響應波長有限 ，而且在光 電類探測器中，響應波長越長，則探測率越低，這是 響應波長 和探測率之間的矛盾 。 熱敏類探測器的

22、 探測率越高，反應就越慢 。光導型探測 器也有同樣的矛盾。 前面講的各探測器具有： 在速度方面，其 工作頻率可達幾百千赫以上 ，遠遠超 過其它所有熱探測器； 在探測率方面，熱探測器中只有氣動探測器的低頻歸一 化探測率比熱釋電探測器稍高，但這一差距正在逐步減小。 熱釋電探測器可以 有均勻大面積的靈敏面，并且不需加 偏壓 。 與熱敏電阻測輻射器相比， 它受環(huán)境溫度變化影響較小， 但它比較容易受微振的影響。 不能以直流連續(xù)工作，只能作 交流器件 運用。 熱釋電探測器具有： 因熱釋電器件的基本結(jié)構(gòu)是一個電容器，輸出阻抗特別高，所以它后面常接 有場效應管，構(gòu)成源極跟隨器的形式，使輸出阻抗降低到適當數(shù)值。

23、因此，在分 析噪聲的時候，也要考慮放大器的噪聲。這樣，它的噪聲，主要有 電阻的熱噪聲、 溫度噪聲和放大器噪聲 三個分量。 電阻的熱噪聲來自于晶體的介電損耗和與探測器相并聯(lián)的電阻。 放大器噪聲來自于放大器中的有源元件和無源元件，以及信號源的源 阻抗和放大器輸入阻抗之間噪聲是否匹配等方面。 溫度噪聲來自于靈敏面與外界輻射交換的隨機性。 被動式紅外報警系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)： 由光學系統(tǒng)、熱釋電紅外傳感器、信號處理和報警電路 等幾部分組成。其結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。 待 測 目 標 （ 菲 涅 爾 透 鏡 ） 光 學 系 統(tǒng) 熱 釋 電 紅 外 探 測 器 信 號 處 理 報 警 電 路 光學系統(tǒng) （菲涅爾透鏡）可以

24、 將人體輻射的紅外線聚焦到熱釋 電紅外探測元上，同時也產(chǎn)生交 替變化的紅外輻射高靈敏區(qū)和盲 區(qū)，以適應熱釋電探測元要求信 號不斷變化的特性； 熱釋電紅外傳感器 是報警器設計中的核心器件，它可以把人 體的紅外信號轉(zhuǎn)換為電信號以供信號處理部分使用； 信號處理 主要是把傳感器輸出的微弱電信號進行 放大、濾波、 延遲、比較， 為報警功能的實現(xiàn)打下基礎。 當人體輻射的紅外線通過菲涅爾透鏡被聚焦在熱釋電紅外傳感器的探 測元上時，電路中的傳感器將輸出電壓信號。 然后使該信號先通過一個由 C1、 C2、 R1、 R2組成的帶通濾波器，該濾 波器的上限截止頻率為 16Hz， 下限截止頻率為 0.16Hz。 由于

25、熱釋電紅外傳感器輸出的探測信號電壓十分微弱（通常僅有 1mV 左右），而且是一個變化的信號，同時菲涅爾透鏡的作用又使輸出信號電 壓呈脈沖形式（脈沖電壓的頻率由被測物體的移動速度決定，通常為 0.1 10Hz左右），所以應對熱釋紅外傳感器輸出的電壓信號進行放大。本設計 運用集成運算放大器 LM324來進行兩級放大，以使其獲得足夠的增益。 工作原理 信號經(jīng)放大后送給窗口比較器時，若信號幅度超過窗口比較器的上下 限，系統(tǒng)將輸出高電平信號；無異常情況時則輸出低電平信號。在該比較 器中， R9、 R10、 R11用做參考電壓，兩個運算放大器用做比較，兩個二極 別為 3.8V和 1.2V。 將這個高低電平

26、變化的信號（上升沿信號）作為單穩(wěn)電路 HEF4538B 的觸發(fā)信號，并讓其輸出一個脈寬大約為 10s的高電平信號。 再用這一脈寬信號作為報警電路 KD9561的輸入控制信號，來使電路 產(chǎn)生 10s的報警信號，最后用三極管 VT1和 VT2再一次對電信號進行放大， 以便有足夠大的電流來驅(qū)動喇叭使其連續(xù)發(fā)出 10s的報警聲。 不同于主動式紅外傳感器， 被動紅外傳感器本身不發(fā)任何類型的輻射， 隱蔽性好，器件功耗很小，價格低廉 。 但是，被動式熱釋電傳感器也有缺 點，如： 信號幅度小，容易受各種熱源、光源干擾； 被動紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收； 易受射頻輻射的干擾； 環(huán)境溫

27、度和人體溫度接近時，探測和靈敏度明顯下降，有時造成短 時失靈； 被動紅外探測器的主要檢測的運動方向為橫向運動方向，對徑向方 向運動的物體檢測能力比較差。 被動式熱釋電紅外探頭的優(yōu)缺點 熱電探測器的使用要點 熱電器件的共同特點是， 光譜響應范圍寬 ，從紫外到毫 米量級的電磁輻射幾乎都有相同的響應。而且 響應率都很高 ， 但 響應速度都較低 ，速度與響應率之積為一常量的結(jié)論對熱 探測器也成立。不同類型器件的響應率、機械強度、響應速 度和使用條件等則不同。因此，具體選用器件時，要揚長避 短，綜合考慮。 由半導體材料制成的溫差電堆（熱電堆），響應率很 高，但 機械強度較差，使用時必須十分當心 。它的功

28、耗很小， 測量輻射時，應對所測的輻射強度范圍有所估計， 不要因電流 過大燒毀熱端的黑化金箔 。保存時， 輸出端不能短路 ，要防止 電磁感應。 熱敏電阻，響應率也很高，對靈敏面采取致冷措施后， 響應率會進一步提高。但它的 機械強度也較差，容易破碎，所 以使用時要當心。 它要求跟它相接的放大器要有很高的輸入阻 抗。 流過它的偏置電流不能大 ，免得電流產(chǎn)生的焦耳熱影響靈 敏面的溫度。 熱釋電器件是一種比較理想的熱探測器， 機械強度、 響應率、響應速度都很高。 但根據(jù)它的工作原理，它 只能測量 變化的輻射 ， 入射輻射的脈沖寬度必須小于自發(fā)極化矢量的平 均作用時間 。輻射恒定時無輸出。利用它來測量輻射

29、體溫度時， 它的 直接輸出是背景與熱輻射體的溫差 ，而不是熱輻射體的實 際溫度。所以，要確定熱輻射體實際溫度時，必須另設一個輔 助探測器，先測出背景溫度，然后再將背景溫度與熱輻射體的 溫差相加，即得被測物的實際溫度。另外，因各種熱釋電材料 都存在一個居里溫度，所以 它只能在低于居里溫度的范圍內(nèi)使 用。 二 、 簡答題： 1、 為什么由半導體材料制成的熱敏電阻溫度系數(shù)是負的 ， 由金屬材料制成的熱敏電阻溫度系數(shù)是正的 ？ 2、 簡述熱釋電探測器的工作原理 。 一 、 概念題： 1、 電極化； 2、 居里溫度 1、可見光的波長、頻率和光子的能量范圍（給出計算公 式）各是多少 ? 2、一塊半導體樣品 ,有光照時電阻為 50 ， 無光照時為 5000, 求樣品的光電導。 3、熱電探測器與普通溫度計有何區(qū)別