光电探测技术范文篇1

【关键词】红外测温；阵列式；辐射率修正

1.红外测温仪器

在红外辐射温度测量技术中，目前主要使用的有红外测温仪和红外热像仪。红外测温仪的测温是将物体发射的红外辐射能经单元探测器转变成电信号，经数据处理后转换成温度值。红外热像仪则是将被测目标的红外辐射能量分布图形投射到阵列式红外探测器（红外CCD）上，再经转换而获得红外热像图及其温度分布值[1]。

红外热像仪对温度变化具有较高的灵敏度，可以精确的反映物体表面各部分的温度差别。但是由于它是利用环境温度进行定标，且须作被测物体的辐射率修正，在被测物辐射率未知的情况下，不能够准确的反映出各点温度的绝对值。特别是在被测温度较高时，测量误差将变得比较大。红外测温仪的测量精确度远高于热像仪，但是一次测量只能得到被测物某一面元的平均温度值，而得不到面元内各点的温度分布。虽然利用扫描的办法可以在一定程度上取得被测物体的二维温度分布，但在温度随时间变化较快的情况下，不能准确反映同一时刻的温度分布情况，而且这种仪器结构复杂，成本高，不易推广[2]。

2.阵列式测温仪

2.1基本原理

阵列式红外测温仪的基本原理是依照红外热像仪探测器的结构，将红外测温仪的探测器阵列化。阵列式探测器接收从光学系统聚焦而来的红外辐射，并且把红外辐射转换为模拟信号。由于从探测器转化出的电信号非常微弱，所以需要经过放大滤波电路传送给A/D转换器，再将经过A/D转换器转换后的数字信号直接送给AVR单片机。经过单片机处理后，由串口通信把数据传送给ARM。在Linux的操作系统上编写符合测温仪功能的人性化操作界面，把以电压形式的数据转变成温度从而显示出来。该仪器的测量精确度远高于红外热像仪，而成本却远低于红外热像仪。

以下为该仪器主要性能指标。

（1）测温范围：800℃～2800℃。

（2）红外波段：1μm～3μm。

（3）响应时间：1ms。

（4）探测率：2×1010cm・Hz1/2/W。

2.2探测器设计

红外探测器是红外测温仪的关键元件，其作用是接收由光学系统会聚的红外辐射，并将其转换为一种可以测量的物理量[3]。因此，探测器的选择将会直接影响红外测温仪的整体性能。

光电探测器根据其产生原理的差异分为光导型和光伏型两种。由于两者工作原理不同，导致光伏探测器的响应时间要比光电导探测器的响应时间短得多。因此，本设计首选光伏型探测器作为阵列式红外测温仪红外探测器。其次，由于硅材料价格便宜，光学带隙为1.1eV，对近红外辐射区（0.75μm

2.3信号处理过程

在实际测量中，红外辐射经过探测器转换输出的信号微弱，需经过数字处理系统的放大和处理才可进行显示[8]。信号处理系统具有微弱电信号的放大、A/D转换、信号处理、数据的显示等四大功能。第一级放大采用对弱信号的放大效果较好、具有稳定增益的仪表放大器（INA128），该放大器具有的高抑制共模干扰特性，可以消除由于供电、信号长距离传输等因素造成的共模噪声的影响；第二级放大采用具有较高增益和放大线性度的运算放大器（MAX9943-MAX9944），该放大器负反馈的放大电路形式保证了增益的稳定性和一致性。

阵列式红外测温仪整机可以采用AD7656进行数模转换、AD7656的并行和串行接口、以及极高的采用率（最高为250kSPS），保证对信号输出的实时性。经模数转换的数据送入89C52/8051F340，然后通过通信协议与ARM建立数据传输，在ARM开发板上实现温度分布图的显示[9]。

2.4温度显示

由于采用micro2440ARM开发板，可以在Linux环境下实现HMI。此HMI具有二维或三维图表的显示功能，可以将某一时刻的各局部温度以曲线（二维）或曲面（三维）的方式显示。由此可以查询单个或多个测温点的历史温度记录，以平面或三维的方式显示。界面中还可以实时地在图表中显示一些统计结果，如最高、最低温度、平均温度等信息。此HMI在丰富的显示功能之外，还具备简便、人性化的操作。例如可以实现一键测量和显示，方便的查询历史信息，可以对操作人员的权限进行分级管理等。

HMI界面主要有测试主界面、数据显示、参数设置、色温显示、文件输出。测试主界面完成对测试温度的显示。同时，需要显示设备状态、设备运行状态控制按钮、运行时间、当前时间和程序运行状态[11]。而且测试主界面可以提供导航菜单实现界面切换。

3.优点与发展前景

阵列式红外测温仪集成了传统红外测温仪和红外热像仪的优点，不但实现了对物体表面温度分布的高精度测量，而且降低了制造成本。该测温仪可以对目标物整体进行实时测温，同时得到多点温度的测量值，并且无需进行“辐射率修正”[12]。该测温仪能够获得被测物体表面各点绝对温度分布图，具有高的测量精确度。

随着时代的不断进步，促进着红外技术的飞速发展，红外测温设备的成本将不断降低，应用范围不断扩大。例如，在环境科学方面，利用红外探测技术不仅能够检测海水和大气的污染情况，而且还能够调查地矿、地热、水资源等[13]。红外技术将在更多的范围占据着越来越重要的作用。

【参考文献】

[1]H.Ohyama，E.simien，etal.RadiationdamageinSiPhotodiodesbyhigh-temperatureirradiation[J].physica，2003.

[2]张忠恒.双光束红外测温仪[D].天津：天津理工大学，2007.

[3]胡勇.红外探测器用PLCT热释电材料的研究[D].武汉：华中科技大学，2006.

[4]刘海.LiTaO_3探测器的二维结构分析[D].长春：长春理工大学，2006.

[5]金伟其，侯广明，刘广荣.非致冷焦平面热成像技术及其应用.红外技术，1998.

[6]邱霄迪.国内外红外测温技术概述[J].测控技术，1991.

[7]张忠恒.双光束红外测温仪[D].天津：天津理工大学，2007.

[8]陈冬云，杜敬仓，任柯燕.Atmega128单片机原理与开发指导[M].北京：机械工业出社，2005.

[9]金伟其，侯广明，刘广荣.非致冷焦平面热成像技术及其应用.红外技术，1998，20.

[10]孙志君.红外焦平面阵列技术的军用前景展望.传感器世界，1999.

[11]罗森林，周思永等.光电探测器的设计[J].半导体光电.1998.

光电探测技术范文篇2

关键词：近场光学显微技术发展应用展望

中图分类号：O43文献标识码：A文章编号：1007—3973（2012）009—066—02

1近场光学显微技术概述

近场光学的作用主要是对束缚在物体表面的非辐射场进行探测。普通光学的分辨率与近场光学的分辨率存在不同。在理论上，由于衍射极限的限制，使得普通光学成像的分辨率低于入射光波长的一半，根据估算大概在200nm左右。近场光学的分辨率是根据衍射场的非辐射量而得到提高，大概在一个波长以下，其实它的工作原理是将扫描系统的频带拓宽。

近场光学原理在应用中最常见的便是扫描近场光学显微镜，通过对衍射分辨率的突破，然后收集纳米材料表面的光学信息。扫描近场光学显微镜（SNOM）它主要是由探针、信号采集和处理、探针—样品间距反馈控制、X—Y扫描以及图像处理几部份组成。对于SNOM来说，如果要完成超衍射分辨率的工作，必须要能够精确的掌握及控制探针—样品间距。截至目前为止，实现精确控制探针—样品间距主要有激光光点反馈模式和剪切力反馈模式。这两种模式存在主要的区别便是光的问题。激光光点反馈模式是利用激光在探针接近物体表面时产生的光斑来确定探针—样品间距。剪切力反馈模式就是根据样品间的作用力，使得探针针尖在接近物体表面时发生变化，根据这样的原理使得探针控制在z=5nm～20nm的范围之内。运用剪切力反馈模式的原理得出的光学成像更具有真实性。

另外一种以近场光学原理为主的光学显微镜是光子隧道扫描显微镜，这种显微镜具有更高的分辨力，它的工作原理是利用光线探针接近近场光信号，分辨率取决于物体表面上光线点的面积。

2近场光学显微技术中的问题

2.1纳米级探针的制作

进场光学显微技术是利用探针收集光场的信息，分辨率取决于探针尖的粗细和探测信息的精细结构。但是如果探针尖端过细，那么就会导致光的灵敏度降低。因此，在制作纳米级探针时，必须要做到具体问题具体分析，必须要解决两个问题：探针削尖化和亚波长孔径的制造。

（1）探针削尖的方法。

通常情况下，在探针削尖的过程中，可以有两种方法：

腐蚀法。这种方法被广泛使用，可以利用HF酸和氨水对光纤芯进行腐蚀进而制作出不同的探针尖，但是这种方法具有高度的重复性。探针的圆锥角是可以改变的，取决于HF酸和氨水的综合比例（1：X），当X由0.5增大到1.5时，针尖的圆锥角由15霸龃蟮？0啊5窃擞酶捶ㄖ谱魈秸耄沟霉庀呒獯嬖诿绦纬煞稚⑹降纳⑸渲行摹8莶欢涎芯糠⑾郑壳翱梢栽擞靡恢止庀吮；ぬ锥怨饧饨懈矗佣贸龅奶秸爰獗冉瞎饣？

熔拉法。这种制作方法的原理是利用二氧化碳熔融光纤，在光纤两端作用力使其形成丝状，在用大力迅速将其拉断，这样形成的断面是锥面，也可以用作探针尖。运用这种方法形成的探针尖比较光滑，在相同孔径的情况下，腐蚀法却比熔拉法的传输效率更高。熔拉法可以制作不同种类或形状的针尖，但是相对来说成本高，设备昂贵。

（2）亚波长孔径的制造方法。

纳米光刻法：首先对要制作的光纤尖镀膜，然后对其采用化学方法进行腐蚀，进而使用纳米光刻法制成亚波长孔径。

探针制造法：首先以二氧化碳激光加热单模光纤，利用熔拉法使光纤顶端形成抛物面型的传输铝尖，然后以5%的HF腐蚀探针尖端的细纤丝，这样得到的探针的针尖更适合近场光学探测。

2.2纳米级样品—探针间距的控制

为了保证近场光学中的超高分辨率，必须要保证探针在探测过程中对样品的探测是无接触扫描探测，这就要求必须要掌控好样品—探针的间距。

在样品—探针间距控制的过程中，剪切力调制是一种最常用的方法。它的工作原理是在亚波长范围内保证探针—样品间距的可靠性和稳定性，这种方法是一种非光学调制法。

剪切力通常是通过光纤头与样品表面的振动频率探测得出的。当探针尖靠近样品时，光纤头的振动幅度是随着样品—探针间距和剪切力发生变化的，以此来测得探针—样品间距的大小。在实际生活中，样品—探针间距是通过压电陶瓷的压电效应测得的。

实际中通常采用压电陶瓷的压电效应测控样品—探针间距。将高频振动压电管分为上下两部分，下半部分以交流电压激励振动；上半部分有两个电极，用于探测压电陶瓷管（DPT）的振幅。由于剪切力对于探测振动的阻碍，DPT内部产生张力；又由于压电效应引起感应电压，将感应电压作为反馈信号，经锁相放大器达到控制样品—探针间距的目的。利用这种方法，可以使得近场光学显微技术更简单化。除了此种方法可以测得样品—探针间距，还可以利用电容传感器、电压—声学法等来测得样品—探针的间距

3近场光学显微技术的应用

3.1物理领域的应用

近场光学显微技术是物理领域重要的一部分，并且应用范围极广。

（1）光学可以成像，利用近场光学可以使得成像的分辨率达到纳米量级。

（2）应用近场光学显微技术，可以使得物理领域的光谱学研究更加深入。

由于研究发现的限制性，目前的光谱研究都处在宏观水平，即使利用微区光谱也只能达到微米的程度。但是利用近场光谱仪器，可以实现纳米级的测量，并且能够区分纳米量子线的光发射极多个量子线的发射谱。近场光学显微技术可以在研究纳米晶体、量子点、量子球方面发挥独特而优越的作用。

3.2生物领域的应用

近场光学显微技术在生物领域的应用也是很广泛的。利用近场光学显微技术的超高分辨率，可以更清晰的测得生物标本中细胞膜和细胞壁的厚度以及它们的内部存在结构，并且还可以测得细胞膜内部与外部结构在不同环境下的不同变化。根据生物技术的发展，国外已经利用PSTM测得纳米生物标本噬苗体细菌图像的椭圆头直径为100nm，圆柱尾直径为10nm。这样精确的分辨率是以前的生物领域中不能做到的。

4近场光学显微技术未来前景展望

近场光学显微技术使得衍射分辨率突破极限，并且促进了纳米光学的发展，而且带动了高密度光储存、检测生物单分子、细胞组织生命探测研究等多个领域的发展。

对于近场光学显微技术未来的前景展望，应进一步研究样品表面离激元产生机理，将更深入近场光学成像技术的创新和应用，包括亚波长和纳米材料的应用。表面等离子晶体的新型纳米光子学器件将得到迅速的发展，表面光波导将会引起科学领域的高度重视。在生命科学领域，TIRFM和SNOM的结合应用会获得高分辨率的生物单分子光学图像。另外，在大规模集成电路当中，利用反射式NSOM，对SRAM芯片进行表现成像来测量电路的线宽，将有非常广泛的应用前景。

对于近场光学显微技术的前景展望有着不可估量的飞跃，也必定会为各个领域的科学研究带来更大的作用。

参考文献：

[1]王海潼，刘斐.近场光学显微技术[J].应用光学，2005（5）.

光电探测技术范文

1.引言

近50年来，雪崩光电二极管（APD）在商业、军事和科研领域有着广泛的应用[1]。在通信领域，高速APD因为其更高的灵敏度和足够的速率被列入下一代光传输系统的规划中。在10G光接入网（IEEE802.3av），40G和100G光以太网链接（IEEE802.3ba）中，雪崩光电二极管被作为可采用的解决方案。此外，工作在盖革模式（GeigerMode）下的APD，其工作在高于击穿电压而获得极高的增益和高灵敏度，从而被作为微弱信号探测并投入产业化，其相关技术已非常成熟。近年来，随着量子保密通信[2]的兴起，APD作为可选的单光子探测器方案，在成熟的产业制备技术的支持下，其在量子保密通信的研发也方兴未艾。本文从APD在各个方面应用的专利分布对APD的发展趋势及现状进行分析。

2.APD专利发展趋势分析

图1为APD国内外专利申请趋势图，国外专利在申请量上较国内有绝对的优势，该申请趋势图中未包含1990年以前申请的专利，但必须提到，在上世纪70年代左右由于激光测距和激光雷达的兴起[3]，APD作为其关键器件之一，其研究和产业化出现了迅速的提升并于90年代逐渐下滑，该时期的专利申请量也从反映出了该发展趋势。紧接着，随着光通信产业的兴起，APD作为PON技术的接收机解决方案，依托于半导体材料生长技术的不断进步，对APD外延层结构的改进逐渐兴起，使其满足高速高灵敏度需求，该阶段APD相关专利的申请量出现了稳步的提升。技术主题上，材料从硅到III-V族材料、磷化铟、铟铝砷、碲镉汞、锑化物等，结构从吸收倍增分离，引入渐变层、纳米尺度的多层复杂结构等，随着研究的不断深入，APD的发展进入新的瓶颈期，从而其申请量于近些年出现了滑落。

从国内外研究的方向来看，图2为根据专利的分类号做出的发展主题的统计分析图。根据该图，APD的专利发明点可分为三大类：APD的器件结构，APD的外部电路、光路，以及将APD在其他领域的应用。其中跟APD的器件结构相关的分类号有H01L，该分类号涉及半导体器件；Y10S则涉及半导体工艺，如电极制作、表面钝化处理等；B82Y与外延层纳米结构相关；Y02E则涉及半导体材料，H01S则为将APD作为激光器的背光探测器。H03F涉及将雪崩效应转用至放大器中，H01J则是将半导体雪崩效应与电子管在器件层面上的结合，实现两级放大。跟APD外部电路、光路相关的有H04N，其涉及阵列APD生成图像以及阵列信号的读取；G01R涉及APD的芯片测试；G01J、G02B和G02F则涉及APD单片集成波导以及器件入射光的耦合、采用端面反射以提高吸收效率等；H03K涉及盖革模式下的门信号脉冲技术。跟APD应用相关的有H04B，其涉及通信传输领域，以及与其密切相关的H04Q、H04J，其将APD与波分复用器件单片集成；G01T与G01S涉及将APD作为激光雷达的探测器，G01C为APD作为激光测距的探测器；G01N、C12Q、C12M则采用APD进行酶或者微生物的测量，如对材料的拉曼光谱、荧光光谱的探测；A61B涉及APD作为层析X射线扫描的探测器；G01K涉及APD作为光纤温度传感器的探测器。

总的来看，APD器件上的创新为其主要的发明点，而相比于国外申请，国内申请更偏向于APD的应用方面，这主要还是因为国内在半导体工艺技术方面还明显的滞后于国外。而在外部电路、光路的设计上，虽然国外有较为深厚的技术积累，但国内在部分技术领域上已经有所突破。从图3的国内外APD专利申请人分布上来看，国内申请前三均为日本公司，随后为中科院半导体所、中山大学，而已将APD产业化的武汉通信器件公司在国内申请中也占有一席之地。此外，根据图4可以看出日本在世界范围内的半导体技术优势。

3.单光子探测器专利申请分析

APD技术的最新热门应用当属于单光子探测，在“棱镜门”曝光之后，保密通信成为进入了公众视野。目前，研发中单光子探测器有许多种，包括碳纳米管（CNT），超导纳米线（SNSPD）[4]，光电倍增管（PMT）[5]等，其中较为热门且具有产业应用前景的为，光电倍增管、超导纳米线以及单光子雪崩光电二极管（SPADs）。而在这3种单光子探测器中，单光子雪崩光电二极管的偏置电压，工作温度方面要求都比较低，在探测效率，时间抖动，暗计数等方面有显著地优势。其中，硅基SPADs因其成熟的研究和良好的工艺制造技术，器件性能优于InGaAs/InPSPADs，但仅适于小于1.1um的波长；而InGaAs/InPSPADs能够在红外波段探测，在红外单光子领域特别是通信有着重要的作用。

由图4可以看出，PMT技术由于其体积大、所需偏置电压高等原因正在逐渐被淘汰，而用于量子通信的APD技术在2000年至2014年期间处于稳定的增长期，随后由于研究深入技术成熟而开始滑落。而SNSPD技术则于2008年出现，其申请量逐步提升，此外于2016年8月16日发射的“墨子号”量子科学实验卫星其地面端接收系统则采用了超导纳米线技术，该技术作为前沿技术，其优势在于在量子效率上要远高于APD与PMT，且光谱范围宽、低噪声，而其劣势暗计数方面也在不断改进。但是SNSPD对制冷设备要求高且成本巨大，从而限制了其大规模产业化。所以，APD技术在民用保密通信的产业化上仍具有巨大优势和潜力。

4.总结

雪崩光电二极管技术历经半个多世纪的积累，其器件的研发、应用和成本的控制也日趋成熟，其专利的申请趋势随着相关技术的革新出现了数次峰值，然而其作为通信用单光子探测器，其产业化的路上还有很多技术问题亟待解决，可以预见的是，在不久的将来雪崩光电二极管将会因其低成本的特点出现在民用保密通信产品中。

参考文献

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光电探测技术范文篇4

【关键词】周界；探测

户外周界入侵探测系统问世已有几十年。最初多应用于军事机构及政府部门，价格极高，没能进入商业市场。经过长时间的不断改进，特别是随着数字信号处理（DSP）技术的进一步发展，户外探测系统在探测性能和环境适应性等方面有了极大提高。并且价格也有了较大幅度的下降，推动了探测系统的商业化。今天的安全专业人员可以根据可能的入侵威胁、环境条件、现场状况、误报警的考虑以及依照相关法律从广泛的入侵探测技术中做出选择。

典型周界探测系统由以下五个基本元素组成：

阻止与威慑：周界系统应能清楚明了地标示出防区的边界及范围，防止轻易进入。

探测：当入侵情况确实发生时，户外周界探测系统能够对发生的非法入侵提供早期告警。

延迟：探测处理应具备合理的延迟以在入侵者接近被保护物体时做出正确的分析。

分析：报警信息被处理识别是否为有效报警。

响应：以分析为基础，采取适当的行动。

安全专业人员在选择一种适当的探测器或探测技术之前，必须要理解威胁的种类和入侵者的各种可能。通过对入侵假设的分析，了解真实入侵和察觉到的威胁。也必须掌握现场地形，确定可用的“隔离区”和“防区”。

主流周界探测系统可分为独立式、依附围栏式、空间探测式和埋地式。

独立式的探测系统既是物理围栏又是报警探测系统，既具有系统威慑性又具有系统隐蔽性。如张力围栏系统、脉冲电子围栏系统、报警栅栏等。

1、张力围栏系统

张力围栏系统被设计为力学感应方式，周界由按一定张力平行拉紧的铁丝及立柱网组成，最长每60米为一个防区，在每个防区的中间探测器柱上安装垂直采集信号铁线并与探测器连接。探测器用信号导线与系统的控制中心连接。当有入侵时，其作用力使现保持的平衡被破坏并被探测器感知到。攀爬、切断、拉起以及对设备的破坏均可引发报警并经探测器通知系统控制中心。张力围栏系统具有自平衡、连续设防状态特点，当周界拉紧铁线被破坏之后，系统在修复前，在新的自身平衡状态下仍能对下一次破坏进行报警。这个特性可防止夜间因铁丝破坏而不能及时维修使整个系统瘫痪。

张力围栏系统有很高的报警灵敏度和探测能力，又具有很低的误报率，不受任何天气影响，是迄今所有周界报警探测系统中公认误报率最低的产品。

2、脉冲电子围栏系统

电子周界防护报警系统前端线缆带有较高的脉冲电压，主机以一定的时间间隔扫描系统，具有系统入侵检测功能，对入侵者通过电击感知和报警提示构成双重威慑，同时有别于传统的高压电网，低能量高压脉冲对人体安全可靠。

3、Inno-Fence系统

Inno-Fence是根据先进的形象光学（Figure-optic）技术，并与电子线路艺术相结合研制而成的。它有效地解决了需要一种误报警极低而带有装饰性的栏防护系统这个难题。

Inno-Fence光纤围栏外表看与普通围栏没有任何区别，很漂亮，因在栅栏关键部位设置了光纤，一旦有人爬越、切割或弯曲栅栏，即时报警，该设备误报率极低。而且敷设这种光纤栅栏可以给人一种祥和、安静的感觉，一改传统周界报警系统给人戒备森严的感觉。

4、MagBar系统

MagBar是Magal公司为出入水管道、地下通道、下水道等专门设计的一种光纤报警安全设备。设备原理为在每一根栅栏内有一根光纤，栅栏之间间距为15公分，当有人企图进入管道穿越栅栏时就会触发光纤报警系统产生报警。

MagBar是对周界防范系统的有利补充，很好地防范了周界设计中可能出现的报警疏漏环节，可以集成于周界报警系统中，由中心控制系统统一管理。

依附围栏式的探测系统直接安装在围栏上，或依附围栏安装。包括电磁场振动电缆系统（目前已逐步淘汰）、麦克风振动电缆系统、振动光缆系统以及可靠性更高的围栏振动探测系统如Barricade等。

1、麦克风振动电缆系统

麦克风式的入侵探测系统主要应用在围栏上保护周界的安全。静电传感电缆将围栏上的微小振动转化成电信号传给数字信号处理器，通过分析该信号，处理器能够区分是有人剪断围栏还是攀爬围栏或是抬起围栏。

麦克风振动电缆系统信号处理器可以输出继电器信号，也可以通过电路接口与报警监视系统相连接。用麦克风振动电缆系统中央控制器可以很容易从中控室对现场的报警状态进行监视，并带有彩色图文界面，并且在中控室很方便地设置每个报警防区的报警参数。

2、振动光缆系统

光纤振动入侵探测系统的光纤传感电缆将围栏上的微小振动造成的光特性改变转化成电信号传给数字信号处理器，通过对光信号的改变进行分析比对，处理器能够区分是有人剪断围栏还是攀爬围栏或是抬起围栏，最终确定报警信息，并向报警主机发出开关量信号，实现入侵报警功能。

3、振动电缆系统

电缆振动传感器可铺设在各种铁艺、围栏、围网和嵌入墙体中，对翻越及破坏入侵，与开关量输出型电缆振动周界报警设备、一缆式电缆振动周界报警设备、网络型电缆振动周界报警设备结合使用可进行探测报警。

围栏振动探测系统是一种高级的户外用的振动报警探测系统，具有极高的可靠性，高效的控制性能和易安装的特点。围栏振动探测系统适应于各种围栏，可以方便地安装在已经建好的金属围栏上。振动探测器绑在围栏上就能探测出由于攀爬、切断围栏产生的振动，转化为电信号并传输到控制器提供分析。控制器根据探测到振动的幅度、频率、持续时间等来判断是否报警。系统不受任何天气影响，并且安装简单。可以随不同的安防要求、围栏和地形变化进行配置。

空间探测式的系统一般在空间范围内探测入侵，包括主动红外、被动红外、微波以及视频移动探测系统。由于探测范围的弱点，此类探测技术误报率较高。

主动红外探测技术是在防区的一端由一个红外发光二极管通过透镜发出的肉眼不可见的光束，接收器在防区的另一端接收。任何物体穿过光束将红外线隔断，都会被探测器察觉。在户外，一般应用多光束元件（双束或四束）来降低小动物和鸟类引起的误报。红外光束探测器的探测率受天气条件的影响较大，误报率较高。由于跨越或钻过红外线相对容易，漏报率也很高。

被动红外探测技术长期以来都被应用于室内。仅在近期才出现了价格较低的户外型产品。PIR自动检测在背景之上的红外辐射（热），并且主要探测横向移动。但如果设备没有被正确安装并且探测器所处的场所情况较为复杂，误报率就会非常高。PIR被认为是同时拥有高探测率和高误报率的探测器，多用于住宅区和低防范级别的商业场所。

微波探测技术在户外周界探测应用中最常见的是收发分置雷达。这种技术使用独立的发射和接收天线来限定一个主动的、可见的、瞄准线于地面之上、立体的探测区域。天线之间的区域可以非常广，并且可以设定显著的空白区。微波频率为10GHz或24GHz，通过防区内移动物体引起的信号变化来探测入侵。

视频移动探测技术（VMD）处理从CCTV摄像机收集的标准视频信号，根据防区图像的变化来判断是否有人入侵。高端的视频移动探测器使用视频信号处理，不但可以察觉出对比变化，还可以探测出目标的大小，速度和动作。

埋地式泄露电缆探测系统在预埋的“泄漏”同轴电缆周围产生电磁场，是一种隐蔽的周界防越探测系统，也被称为“泄漏电缆”或“引导雷达”。电磁场存在于地面及地下。此类探测器使用VHF波段，根据人类入侵者和车辆的数量、速度和传导率等的特性进行综合分析探测，可以排除掉小动物活动的影响以及环境影响。探测器探测范围大，应用广，可以安装在沙石、泥土、沙砾、冻土、沥青及混凝土等多种类型的地面上。埋地式泄露电缆探测系统基本属于免维护系统，通过减少维护费用和维护人员能够快速收回投资。

参考文献：

光电探测技术范文1篇5

本设计方案力求使本系统达到技术先进、经济实用、安全可靠、质量优良的要求，设计中遵循以下原则：

1）先进性

在投资费用许可的情况下充分利用现代最新技术、最可靠的科技成果，以便该系统在尽可能长的时间内与社会发展相适应。并使系统具有强大的发展潜力。

2）可靠性

必须考虑采用被证明为成熟的技术与产品，在设备的选型和系统的设计中尽量提高系统的可靠性。

3）实用性和便利性

在满足工厂的功能要求和实际使用需要的基础上，采用实用的技术和设备，确保设备使用方便、安全，并且经久耐用。

4）可扩充性与经济性

为满足今后的发展需要，系统在使用的产品系统、容量及处理能力等方面必须具备兼容性强、可扩充与换代的特点，确保整个系统可以不断得到改进和提高。

二、设计依据

1)中华人民共和国公共安全行业标准

2)《中国建筑电信设计规范》

3)JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》

4）JGJ46-88《施工现场临时用电安全技术规范》

5）JGJ59-99《建筑机械使用安全技术规程》

6）JGJ80-91《建筑施工安全检查标准》

7）GA/T-75-94《安全防范工程程序与要求》

8）YJ253-88《建筑电气安装工程评定标准》

三、周界报警系统配置

周界防盗报警系统是防盗报警系统中的一种，它是利用红外对射防盗探测器对一定区域的周边进行布防检测，可以探测到非法侵入本区域的信号，并在探测到非法侵入的同时向有关人员报警，周界报警系统由探测器部分、信号传输部分和控制部分组成。

探测器部分

周界报警系统的探测器通常可以安装在围墙或栅栏上，有人翻越或破坏时即可报警。

传输部分

传输部分的功能是将探测器检测到的报警信号传输至报警控制主机进行报警和各种处理，主要是由传输线路组成。

报警控制部分

报警控制部分是周界报警子系统的核心部分，它接收前端探测器部分的报警信号，识别和控制是否报警。

探测器部分：

在周界报警系统中，一般采用红外对射探测器，通过它对非法入侵信号进行采集。在本方案中，主要用到SAB-60、SAB-100红外对射探测器。用于监测工厂周边的情况。根据工厂的实际情况，我们设计在工厂安装7对红外对射探测器，

双光束红外对射探测器是由一对发射器和接收器组成。发射器向接收器发出看不见的红外射束。如果射束被切断，接收器则向控制主机发出报警信号，主机接收到报警信号后，驱动高分贝声光警号报警，威慑犯罪分子，并提醒小区保安人员立即前往出事地点。

双光束主动红外探测器

产品特点：

*室外双光束增益自动调节，适应雨、雾、雪等恶劣天气；

*特殊滤光镜片及电路，抗强光干扰；

*光学镜片、调整更快、更方便、更准确；

防雷的电路设计。

型号SAB-20SAB-30SAB-40SAB-60SAB-80SAB-100

警戒

距离（室外）20m30m40m60m80m100m

（室内）60m90m120m180m240m300m

最大可达距离230m350m460m650m900m1100m

光束数2束

探测方式2光束同时遮断检知式

光源红外线LED

感应速度50～700msec

警报输出继电器接点输出1C接点容量ACDC30V0.5Amax

电源电压DC10.5～28V

消耗电流40mAmax40mAmax40mAmax55mAmax65mAmax65mAmax

使用温度范围-25oC～55oC

外型尺寸参照外型图

防拆输出接点输出1bDC30V0.5Amax.

光轴调整角度水平180o（±90o）

光轴调整角度垂直20o（±10o）

瞄准器可拆卸式

结露、箱对策超声波机构

其他附加机能受光指示、OK指示、测试端子

材料ABS树脂

Ⅱ、报警控制部分

在报警控制部分我们配置美国CK238防盗报警主机一台，负责整个工厂周界报警系统的控制及监控。防盗报警控制主机安装于工厂监控中心，可以对整个工厂周界的安全情况适时掌控，防患于未然。

CK238防盗报警主机

现代风格

32个用户密码

双重、分类、备份报告形式

128条带日期/时间的事件记录

规格：尺寸小巧：31.2(H)×26.7(W)×7.4(D)cm;

重量：1.2Kg

监控电路类型：N.O./N.C.;EOL;警铃监控

输入电源：16.5VAC,25VA,UL认证，2个50-60Hz变压器

备用电池：12V,6.5A密封酸性电池

警铃输出：9.5-14VDC@1.5A

辅助电源：500mA,稳压

数字通讯器：3个18位电话号码：2个用于事件/状态报告，1个用于遥控编程(RPS);可选脉冲或双音频拨号

报告形式:双重、分类、备份

接收器格式：快速″A″2300Hz;低速″B″1400Hz;SumCheck2300Hz;AdemcoDTMF1400Hz;CFSK￠

信号格式：3/1Extended,4/2,CFSK￠,SumCheck,4+2Ademco

SAB-1225大功率电源箱（12V/2.5A）

1、输入电压AC220V±10%50/60HZ；

2、输出电压DC12V2.5A

3、输入门锁受控信号，输出门锁控制电压DC12V2.5A

光电探测技术范文篇6

[关键词]紫外;红外;信息工程设备;电气安全;监测系统

中图分类号：D380文献标识码：A文章编号：1009-914X（2016）28-0017-01

一、立项的背景和意义

近几年，因为机房电气安全引起火灾的典型案例非常多，其中设备非常昂贵，一旦发生火灾，其损失是机房整个消防投资的上百倍，由此可见，如果能定期监测信息工程设备的放电情况并在设备发生电气安全故障前进行预警将对信息工程设备电气安全运行起到非常关键的作用。

二、国内外研究现状

目前国内外传统的电气安全检测方法可分为基于电的检测方法和非电检测方法，主要包括：脉冲电流法、超声波法、红外成像法、紫外脉冲法和紫外成像法。

1.脉冲电流法

该方法是目前测量和研究产品电流安全最直接和最常用的方法，将传感器获得的泄漏电流信号经预处理和采样后可通过有线或无线方式将传输到后台监测中心做进一步的分析和评估。

2.超声波检测法

电气设备放电中还伴随有电能量的释放过程，对周围的介质产生压力，从而引起空气振动，造成声波发射现象。

3.红外成像法

电气产品表面的泄漏电流和放电可引起局部区域的温度升高，从红外图像上可以观察到温度的变化，通过分析红外图像的温度分布可实现信息工程设备的电气安全评估。

4.紫外脉冲法

信息工程设备放电的过程中伴随有光信号的辐射，在弱放电阶段，其光信号的波长主要分布于400nm以下的紫外波段，紫外脉冲法利用紫外光信号传感器将紫外光信号转换为电信号，对信号进行处理可获得相应的电脉冲信号。

5.紫外成像法

紫外成像法检测的也是放电辐射出的紫外光信号，该方法获得的是放电紫外光的二维图像，能直观地显示出放电发光区域，具有良好的放电定位能力。

三、研究开发的内容、技术关键和主要的创新点

（一）研究内容

1.对紫外检测放电方法的研究

本项目采用紫外脉冲法实现对信息工程设备放电紫外信号的检测。

2.对红外检测放电方法的研究

信息工程设备主要采用红外成像和红外点温测量两种红外检测技术，本项目中采用的是红外点温测量技术。

（二）技术关键

基于紫外和红外的智能电气设备主要通过紫外脉冲探测模块、红外测温模块、二维旋转云台和摄像头的协同工作完成。

图1中，紫外脉冲探测模块的紫外探头和红外测温模块的红外探头固定安装在旋转云台上，系统通过旋转云台的运动实现对信息工程设备各检测部位的扫描，并获取和记录被检测点的紫外脉冲数据和温度数据。

（三）创新点

1.该系统解决了红外成像仪和紫外成像仪探测设备放电存在灵敏度不足、对早期电气危险不能预警的弱点。

2.本项目解决了现有紫外脉冲检测技术无法准确定位设备放电故障点的不足的缺点。

3.该检测系统不仅能定量表示放电程度，而且能以图像方式直观地显示出放电位置、温度分布及其发展变化情况，从而直观地监测信息工程设备电气安全性变化趋势。

4.本项目采用技术具有结构简单、成本低廉等优点。

四、研究方案、技术路线和组织方式

（一）研究方案

基于紫外和红外的信息工程设备电气安全监测系统主要由嵌入式系统模块、紫外红外探测模块、温度湿度测量模块和广域无线通信模块组成。

（二）技术路线

1.紫外脉冲探测模块主要由探头罩及光学系统、紫外光敏管、高压电源和检测电路组成，实现对视场区域内紫外脉冲信号的探测，并将其转换为电压脉冲信号，传送给嵌入式系统模块。

2.红外测温模块主要由透射式光学系统、热电堆型红外传感器和检测电路组成，红外测温模块将温度信号转换为模拟电压信号，提供给嵌入式系统模块。

3.二维旋转云台用于承d紫外脉冲探测模块和红外测温模块的探头，可通过对旋转云台两个直流伺服电机的控制，实现对被检测信息工程设备局部放电和温度分布的二维扫描。

4.摄像头用于对被检测信息工程设备的图像采集，并通过接口将采集的图像信息传送给嵌入式系统模块。

5.考虑到空气湿度的影响因素，采用温度湿度测量模块用于对环境温度和湿度的检测。环境温度对红外测温的精度也有非常大的影响，必须通过环境温度来修正被测物体的温度。

6.广域无线通信模块用于实现远距离无线通信。检测的同时可以通过广域无线通信接收在线监测系统发送的测量数据和报警信息，以及处理后包含放电分布数据和温度分布数据的设备图像信息，并可发送控制命令，实现对在线监测系统工作模式的控制。

7.嵌入式系统模块是在线监测系统的核心，它用来实现对信息工程设备紫外红外扫描的控制、紫外脉冲数据的统计分析、环境温度和湿度的测量分析以及设备电气安全性的分析判断。同时，通过图像处理得到结合放电分布和温度分布的设备图像信息，实现电气安全的分析、判断和报警。

（三）组织方式

1.本项目将由浙江省质量检测科学研究院、浙江科技学院承担，并从中抽调专业技术人员成立项目开发小组，明确各参与单位的责职，明确每个小组成员在项目中的分工。包括项目技术规划、方案设计、项目实施、验证等。

2.在项目实施过程中，做好对设计方案评审、设计、验证等工作，切实进行项目管理和实施。项目的组织实施将按照我单位《科技工作管理办法》，由科技管理部门实施项目的监督管理，更好地促进项目的完成。

五、研究预期目标

1、主要技术指标：

1）线连续工作时间1000小时;

2）紫外探测指标：灵敏度达到5000count/min，响应190―260nm波段的紫外信号;

3）红外探测指标：温度测量范围为-40―120℃，测温分辨率可达到±0.5K，湿度测量范围为0―100%RH，测量分辨率可达到±2.0%RH;

4）实现视频连续存储记录，视频记录分辨率大于或等于1280×960，能够进行1帧/秒的扫描连续拍摄1000hour;

5）可靠性数据库存储库单一安全记录条数不小于每小3000组;

6）系统能以图像方式直观地显示出放电位置、温度分布及其发展变化情况。

2、产业化前景

凡是具有信息工程设备的场合都涉及电气安全问题，这意味着该系统在信息工程领域的应用前景十分广阔。主要有以下两方面的应用前景：

1）信息工程设备因放电而产生的电气安全事故有多种原因，信息工程设备的技术参数与电气安全的具体关系有待于进一步研究。设备在什么情况下会观察到放电，在什么情况下放电会影响到系统的电气安全，也有待更深入探讨。

2）在信息工程产品耐压试验时用该监测系统进行观察，若在试验时紫外、红外数值变化速率过快或超过一定阈值，则试品肯定不合格。

光电探测技术范文篇7

关键词：光谱转换传感器机读

中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1672-3791（2013）07（b）-0005-02

某公司开发的第五版人民币光谱信号智能机读传感器，具有极高的技术门槛，涉及到基频激光光源产生技术、光谱分离技术、光谱锁相探测技术、数字信号处理和输出技术。在光谱信号检测方法、检测系统和检测设备方面的技术领域处于领先地位。

这种能够自动识别各类激光照射于相应上转换或下转换材料所发出上转换或下转换光谱的传感器，能克服现有方法的不足，是一种非黑箱常光下操作、结构紧凑、体积微型化、低能耗、能输出数字或模拟信号的光谱信号智能机读传感器。该产品既保证了光谱机读信号的激发、监测及转换输出，又可以方便地支持现有市场上各厂家大部分验钞机型的升级。

使用者可以通过将需要鉴定的对象放置到该第五版人民币光谱信号智能机读传感器下1～2mm的平台，通过该第五版人民币光谱信号智能机读传感器来读取对应数据，根据转换输出系统的指示即可快速和准确无误地鉴别是否是真的第五版人民币，从而达到验钞目的。

1正文

1.1系统和设备结构

该第五版人民币光谱信号智能机读传感器由激光生成与次生激光检测、转换输出系统三部分组成。

1.2工作过程及性能特点

激光光源产生的高稳定激光照射待测的特殊材料区域，特殊材料区域如有上转换或下转换材料，即会由此激发出相应上转换或下转换光谱信号，如没有上转换或下转换材料，即无相应的上转换或下转换光谱信号产生。

1.3运行特点

该光谱信号混合数百万倍强度的基频激光经光谱分离器，其中基频激光被光谱分离器深度压制，该有用的上转换或下转换光谱信号则高效透过。

光谱锁相探测器采用相干累加锁相积分技术，对透过光谱分离器的上转换或下转换光谱信号进行探测，如上转换或下转换光谱信号是特定的对应上转换或下转换材料的，则会因被锁相积分放大而甄选出来，采用该光谱锁相探测器既解决了测量精度问题，又解决了测量速度和测量精度之间的矛盾，弥补了传统细分处理方法不能提供实时数据和当量脉冲的不足。如上转换或下转换材料不是特定或没有上转换或下转换材料，即材料是假的，光谱锁相探测器探测不到特定的上转换或下转换材料对应的特定光谱信号。

数字信号处理和输出电路与光谱锁相探测器相联，处理后对应有特定光谱信号输出真（1）信号，对应无特定光谱信号输出伪（0）信号，该数字信号可用于直接微处理器。根据需要，数字信号处理和输出电路也可调整为可识别的模拟信号输出。

1.4国内的发展状况

目前国内其它从事光谱信号智能机读传感器和鉴定设备开发和生产的科研及企业尚未掌握非黑箱常光下操作、体积微型化、低能耗、机读等关键技术。

1.5创新性论述

1.5.1背景技术

现有技术利用光谱信号检测来辨别材料真假的主要步骤可归纳为：（1）采用调制激光光源照射被测材料，产生光谱信号；（2）通过双向棱镜和光栅对光谱信号进行分离，得到有效光谱信号；（3）采用普通探测器对有效光谱信号进行探测，探测到有效光谱信号，则转换为模拟信号输出或人眼识别出。由于现有技术采用调制激光光源，其产生的光源不是稳定光源，而双向棱镜和光栅甄选光的效率比较低，并且，一般探测器的探测能力不高，而模拟信号输出或采用人眼识别出的实现度低，从而导致现有技术的光谱信号检测性能较低。

局限于现有技术的性能，鉴别真伪的激光检测器外部需要有遮光板蔽盒屏蔽外界光线干扰，在实际使用中需要将钞票、证件或票据防止在遮光板内，操作比较复杂，影响检验的速度，而且构成组件多，功耗大，体积大。

1.5.2创新点内容

检测系统的基本原理、检测方法及设备基本结构创新。

系统包括对其照射以产生光谱信号的被测材料，还包括基频激光光源、光谱分离单元、光谱锁相探测单元以及数字信号处理和输出单元。

基频激光光源产生高稳定激光照射到被测材料上，激发出光谱信号；光谱分离单元压制基频激光，得到有效光谱信号；光谱锁相探测单元采用相干累加锁相积分技术对有效光谱信号进行探测，并将光信号转换为电信号；数字信号处理和输出单元将电信号转换为数字信号并输出。被测材料是稀土光功能材料，有效光谱信号是上转换或下转换光谱信号。

现有技术与本项目技术方案效果对比表。（如表1）

1.5.3检测系统、检测方法及设备使用流程和方法案例

在本项目中，通过基频激光光源照射被测材料产生光谱信号，光谱分离单元甄选出有效光谱信号，光谱锁相探测器采用相干累加锁相积分技术探测有效光谱信号，并将光信号转换为电信号，以及由数字信号处理和输出电路将电信号转换为数字信号并输出。这样，提高了光谱信号检测的性能。

光谱信号检测方法及光谱信号检测设备的具体工作流程如下。

在步骤1中，基频激光光源照射被测材料，产生光谱信号。在步骤2中，光谱分离单元压制基频激光，得到有效光谱信号。在步骤3中，光谱锁相探测单元采用相干累加锁相积分技术探测有效光谱信号，并将光信号转换为电信号。在步骤4中，对电信号进行数字信号处理并输出。

在实施例中，被测材料是稀土光功能材料，其被激光照射时会产生上转换或下转换光谱信号。基频激光光源采用半导体激光器产生，例如PN结边缘发射激光器，其能产生高稳定激光，例如波长为980nm±20nm或880nm±20nm的激光，也可以采用其它波长的激光。激光可以直接照射到被测材料上，也可以通过透镜照射。

产生光谱信号后，光谱信号连同极强的的基频激光（数十至数百万倍间强度）经过光谱分离单元进行分离。光谱分离单元可采用光谱分离器实现，本项目采用可选择的光谱分离器。其中，基频激光被光谱分离单元深度压制，使微弱的有效光谱信号（即上转换或下转换光谱信号）透过并抵达光谱锁相探测单元的光敏感应处。

在实施例中，光谱锁相探测单元采用相干累加锁相积分技术，对上转换或下转换光谱信号进行探测，由于上转换或下转换光谱信号是特定对应的稀土光功能材料，其会因被锁相积分放大而甄选出来，若光谱锁相探测单元探测不到特定的稀土光功能材料对应的特定上转换或下转换光谱信号，则证明被测材料是假的。若探测到上转换或下转换光谱信号，光谱锁相探测单元将该光谱信号转换为电信号，其可采用通用的光电转换技术实现，关于光电转换技术是现有技术，在此不再赘述。之后，数字信号处理和输出单元将电信号转换为数字信号并输出。在示例方案中，设为探测到对应的光谱信号，则输出高电平，若探测到对应的光谱信号，则输出低电平。输出的数字信号可连接微处理器，或直接连接数码显示或声音报警等。

参考文献

[1]陈树森，周望红.外上转换材料共焦光学检测器研究[J].光电子·激光，2004（5）.

光电探测技术范文1篇8

1.1现代技术的综合运用

目前,我国的找矿技术多种多样,随着科学技术的不断进步,将找矿勘探技术要结合现代技术,提高地质勘探技术的现代性,根据岩石的物理性差异,探索地表到深部的规律,使用精密的测量仪器,提高地质勘探数据的准确性,使用现代信息系统将数据制作成供技术人员参考的图标。除此之外,地质勘探相关的研究人员要与地质勘探人员紧密合作,以提高找矿的质量。

1.2地质、地球化学和地球物理异常相互约束

地质、地球化学和地球物理异常相互约束的技术方法是实现找矿地质勘探技术创新的关键因素。在老矿山的深部以及覆盖区的定位预测中使用此种创新方法有着突出的作用,但是此种方法受到磁、重、电法在圈定异常的情况下的影响,对异常体边界或者是深部的矿产资源勘探的准确率不高;能够正确的圈定地质结构中的各种构造面,可是矿产资源的准确位置却没有办法确定。虽然地质、地球化学和地球物理异常相互约束的技术方法存在着一些不足,但是随着矿山资源研究以及创新技术的不断发展,现在已经能够在复杂的空间范围内确定矿产资源的位置,能够在一定程度上满足社会经济发展的需求。然而随着人们生活水平的不断提高,人们的对生活的追求也趋于多样化,对找矿地质勘探技术的评价工作产生了一定的影响,所以,找矿地质勘探技术的创新需要X射线荧光技术和甚低频电磁法技术作为支撑。X射线荧光技术能够快速轻便的分析出矿元素的成分以及品位,此技术在地质勘探技术中的使用不仅可以准确的定位矿产资源,还可以使深部的隐伏构造得以显示,明确矿产资源的界限,确定即将勘探矿层的厚度。但是矿产颗粒的大小、平整度、均匀度及水分度等因素会对X荧光分析技术分析的结果造成一定的影响,不过这些影响因素并不影响此技术在实际地质勘探中的使用,也能保证其测量的精确度。甚低频电磁法技术能够准确的勘探深层的矿产资源,它是一种浅层物探技术,主要是利用Fraser滤波处理测量的数据,再结合控矿规律以及赋存规律,来确定矿物质的准确位置。甚低频电磁法技术快捷方便,在定位矿体空间方面有着很好的效果。但是在使用甚低频电磁法技术时,必须保证使用该技术的地点要能收到甚低频电台所发射的电磁信号,甚低频电磁法技术的信号源有一定的限制,使用的时间会使电磁波的强度受到一定的影响,尤其是日出或者是日落时使用,电磁波的强度会受到的影响最大,因此,在使用甚低频电磁法技术时,要选择合适的时间。

1.3使用GPS感应系统收集矿产资源的信息

GPS感应系统是一种全球定位系统,发源于1964年的海军导航卫星系统。GPS感应系统可以在地球的任何一个地方实现无线电导航定位以及持续不断的导航定位,还可以提供准确的三维数据坐标。在找矿地质勘探技术中能够使用GPS感应系统收集矿产信息,主要是因为岩石矿物质中稳定的物理结构和化学组成成分,即由于矿物质内部离子、基团或基团的晶体场效应的振动而形成的光谱特征。一般情况下,不同种类的矿物质都具有自身独特特征的辐射能力,因此,将采样所得的光谱曲线利用波谱仪进行测量,再将测量所得的光谱与资源库中的光谱进行比较,则可以判断地质中矿物质的组成成分。除此之外,找矿地质勘探技术信息也要以光谱曲线的吸收特征为依据来选择适当的图像波段来进行收集。

2结语

光电探测技术范文篇9

截止到2006年，已经商业化的小动物PET机型有5个:eXplorerVista(GeneralElectricHealthcare)，microPETFocus(ConcordMicrosystemsInc．)，Quad-HIDAC(OxfordPositronSystemsLtd．)，MOSAIC(PhilipsMedicalSystems)，YAP-PET(I．S．E．Srl，Italy)［22］。Quad-HIDAC(4探头HIDAC系统)和YAP-PET在前文已有介绍，以下比较GE、Siemens和Philips三家公司的代表产品。MicroPETFocus是第三代microPET系统［23］。该系统晶体横截面变大，长度变短，牺牲了一些空间分辨率，在保持系统灵敏度的同时改善了全视野分辨率的不均匀性;光纤长度减小，降低了光传输过程的损耗。InveonsmallanimalPET(SiemensMedicalSolutions)是microPETFocus的后续产品型号［24－25］。Inveon系统使用了与Focus系统一样的晶体，晶体阵列变大，使用锥形多像素光导耦合到PS-PMT，其探测器单元如图6所示。大面积晶体阵列耦合小面积PS-PMT能够提高光子吸收效率，降低光电探测器数量，提高轴向视野。这样，系统能够进行小动物全身成像。eXploreVISTASmallAnimalPET［26］是GE公司开发的专门用于啮齿类小动物PET的成像系统。系统使用双层晶体Phoswich结构修正DOI误差，上层晶体使用LYSO，下层晶体使用GSO，根据两种晶体的衰减时间不同来得到DOI信息。光电探测器使用PS-PMT。系统固有空间分辨率和灵敏度均达到较高水平，能量分辨率要比单层闪烁体探测器稍差。MOSAICsmallanimalPET系统在空间分辨率方面进行了一定的妥协，尽量提高视野范围，其灵敏度在反映低比活度的放射性配体时表现仍可接受［27－29］。原型机使用GSO耦合PMTs的探测器结构，后使用LYSO晶体替换GSO晶体，LYSO具有更高的阻断能量和光输出。闪烁晶体和PMTs之间采用连续带沟槽的光导连接，如图7所示。连续光导能够最小化探测器死区的影响，沟槽结构是为了更好地分辨晶体。MOSAIC系统由于具有高等效噪声计数率(NoiseEquivalentCountRate，NECR)和大视野区域，可以进行高速全身小动物PET成像。商业化产品大多采取环形探测器结构，使用比较成熟的技术，在分辨率、灵敏度、成本和系统稳定性之间寻找平衡，尤其无法兼顾分辨率和灵敏度，但多以追求高的空间分辨率为主，如表3所示。

2小动物PET探测器技术挑战与展望

2.1研究结构简单、成本较低的DOI修正方法

目前，已经有多种修正DOI误差的方法提出，比如前面已经提到的Phoswich结构。同样采用Phoswich结构的还有Hyun等设计的高性能TraPET［30］，其探测器模块由整块锥形LSO晶体连接LuYAP晶体阵列组成，通过分析SiPM(SiPMT，硅光电倍增管)阵列输出脉冲的波形获取DOI信息。Nishikido等开发出基于4层LYSO晶体阵列一对一耦合PSAPD阵列的小动物PET原型机，通过识别伽马射线穿过每层晶体的位置获取DOI信息［31］。近年来，很多具有DOI能力的小动物PET采用锥形晶体阵列两端耦合PSAPD的探测器模块，锥形晶体阵列如图8所示。锥形结构可大大减小探测器间距，显著提高系统灵敏度。StJames等设计的小动物PET探测器，在通道数不变的情况下，比采用传统矩形晶体阵列的探测器灵敏度提高了64%［32］。Yang等设计的小动物PET探测器，灵敏度也实现了41%的提高，同时具有2.6mm的DOI分辨率［33］。Rodríguez-Villafuerte等提出的小鼠脑部PET，基于像素锥形晶体和PSAPDs双端读出方式，其深度编码精度达到2mm，并且获得(0.70±0.05)mm的超高分辨率。此外，还有基于连续晶体探测器模块的DOI修正方法［34］。这些方法从实验上证明DOI引起的误差可以进行修正，但都会导致硬件成本增加［32］。因此，研究出能够减少硬件消耗，尤其是通过软件实现的方法，是一个很有潜力的方向。

2.2开发性能更好的新型半导体探测器材料

2.2.1SiPM(siliconphotomultiplier)

SiPM又称盖革模式雪崩二极管(Geigermodeavalanchephotodiode，GAPD)、SSPM(solidstatephotomultiplier，固态光电倍增管)，具有结构紧凑、增益高、响应迅速、偏压低等优点，近年来逐渐取代传统PMT，在PET上得到应用。SiPM对磁场不敏感的特性使PET可与MRI结合［35］，其快速响应时间能够满足TOF-PET(timeofflight，飞行时间)技术的要求［36］。Kwon等提出LGSO晶体阵列耦合SiPM阵列的小动物PET探测器［37］。Llosá等提出基于连续LYSO晶体耦合集成SiPM阵列的PET探测器探头设计，通过算法获取DOI信息，使用5mm厚度晶体可实现0.7mm半高宽(fullwidthathalfmaximum，FWHM)的空间分辨率［38］。Cerello等提出基于连续LYSO晶体双面耦合SiPM阵列的PET探测器模块，该探测器可通过DOI信息去除视差，并获得各向相近的高分辨率，而且能够应用TOF技术精确地测量湮灭事件在响应线上的位置［39］。

2.2.2CdTe(碲化镉)、CdZnTe(碲锌镉)

CdTe、CdZnTe等半导体材料能够直接将伽马射线转换成电子，灵敏度高，能量分辨率好，阻止本领高，可用于制造不需闪烁晶体和光电倍增管的新型PET探测器。Ishii等开发的小动物PET探测器模块由双层毫米级带状CdTe探测器组成，具有DOI能力，可实现0.8mmFWHM的FOV中心分辨率［40］。该团队又开发出基于二维位置敏感型带状CdTe探测器(见图9(a))的高分辨率PET，并提出叠加这种新型CdTe探测器可获得具有DOI能力的三维超高分辨率PET［41］。Ario等研究了一种肖特基CdTe二极管探测器，得到1.2%FWHM(511keV)的能量分辨率和6nsFWHM(500keV)的时间分辨率。这表明，CdTe探测器可用于开发新型PET等核医学探测器［42］。CdZnTe探测器已实现在小动物PET中的应用［43］，并且体现出高性能特点。Yin等提出的高像素(350μm)CdZnTe小动物PET探测器(见图9(b))，可获得优于700μm的高空间分辨率［44－45］。Gu等开发出基于CdZnTe晶体探测器的小动物PET，CZT晶体两面为交叉带状电极，使探测器具有3D位置灵敏能力，能够获得(0.44±0.07)mm的分辨率和3.06%±0.39%(511keV)的能量分辨率［46］。Yoon等提出的CZTComptonPET探测器使用小像素CdZnTe，通过获取康普顿散射信息的方法，使能量分辨率提高了2.75倍［47］。目前，SiPM已在PET探测器上得到部分应用，但由于其造价较高等因素未广泛应用，因此开发新工艺、降低成本是其得到推广的前提。CdTe、CdZnTe探测器的性能直接受其晶体工艺技术和电子学结构的影响［48］，开发出具有较高电阻率、较好完整性和较大单片面积的晶体，对设计更高性能的半导体探测器具有十分重要的意义。2232.3通用的前端电子学设计在探测器单元中，前端电子学线路包括放大甄别电路和符合系统电路两部分，分别对光电转换部分输出的电信号进行放大、时间及能量甄别和符合判断等处理。目前开发的小动物PET系统，其探测器的前端电子学线路都是根据系统参数特殊定制的，除少数同系列产品可以通用外(microPETP4与microPETII使用了基本相同的处理电路)，基本不具备跨平台移植性。无论是位置译码读出方式，还是像素独立读出方式，输出信号处理过程具有一定的相似性，理论上可以进行跨平台移植。设计具有一定通用性的前端电子学线路能够节省大量重复工作，可将研究重心转移到探测器组态、新材料研发和改进等方面，有利于小动物PET的快速发展。目前，已经有适用于多种基于SiPM小动物PET探测器的读出电路模块设计［49］。

3结束语

光电探测技术范文篇10

关键词：火灾自动报警系统；构成；种类；发展趋势

一、火灾报警系统概述

1火灾报警系统构成

火灾给我们的生产生活带来了非常大的威胁，一旦发生火灾，轻则造成重大的财产损失，重则严重威胁人民群众的生命财产安全。特别是随着改革开放以来，大量的电气广泛的应用在了我们的生产生活中，引起了许多的火灾，火灾隐患时刻存在于我们身边。为了避免发生火灾，尽可能减少火灾带来的损失，一种方法就是减少引发火灾的要素；另外一种方法就是一旦发现火情，一定要在第一时间内报警，同时在能力范围内对火情进行控制，尽可能在保证人身安全的前提下将火灾消灭，尽可能地降低损失。

由于科学技术水平比较落后，传统的火灾报警系统仅仅由报警单元和探测线构成，每一个探测先连接一个报警单元，对于施工过程中的布线带来了很大的难题。因此，近年来我们广泛使用智能化火灾报警系统，不仅减少了施工难度，还提高了报警速度及准确性。

2常见的几种火灾报警探测器

1）感温式火灾探测器

由于火灾的形成会发出大量的热，附近温度也会迅速升高，因此感温式火灾探测器就基于这种原理被发明出来，每个探测器都有着自己的监控范围，一旦范围内的温度迅速上升达到报警条件，就会迅速产生电信号，最终通过电信号来实现报警。

2）感烟式火灾探测器

在火灾发生的初始时间，没有产生大量的热量，物质基本处于阴燃阶段，会有大量的厌恶产生出来。烟雾就是早期火灾的重要标志。它会检测到烟雾浓度的变化，产生出电信号，达到报警的目的。

3）感光式火灾探测器

物质在进行燃烧的时候，不仅会产生热量和烟雾，还会产生出肉眼无法看见的光辐射。感光式火灾探测器也叫做火焰探测器，它主要利用了火灾的光特性，即扩散火焰燃烧的光照强度和火焰的闪烁频率的一种火灾探测器。

二、新型探测技术

伴随着当代经济和技术的不断发展，火灾探测技术也随之飞速进步。新的探测方式不断地涌现出来。

1.图像探测方式

图像摄像方式火灾探测报警系统由两个部分组成，一个部分是图像采集系统，另外一个部分则是分析软件。采集系统也就是平常的图像处理系统。软件系统则是整个系统最重要的部分，这部分目前选用的技术是通用的，产品已经趋于成熟，但是在软件编制的过程，一定要以火灾图像特征作为基础，根据火灾场所的环境来对火灾的特征参数进行确定。

2.高灵敏度吸气式感烟探测器

由于火灾的形成也会放出大量的烟雾，因此，基于这种原理，我们开发出高灵敏度吸气式感烟探测器，这是一种主动地探测器，依靠设备内部的抽气装置来不断检测监控范围内的烟雾浓度是否超标，一旦超标就会立刻发出警报，这种设备具有下列优势：

1）灵敏度很高，探测范围较广

该设备使用的技术为激光探测术，灵敏度非常高，并且具有连续可调的特点，通常情况下，这种设备的灵敏度照比传统烟雾探测器要高上成百上千倍。

2）采样连续度高

与传统的感烟探测器相比，新型的感烟探测器安装位置不受限制，可以合理的进行布置，充分发挥它的功用。而且由于新型感烟探测器内部的抽气机效果非常好，可以连续不断的对监控区域内的空气进行抽取，不停地进行监控，快速、准确的判明火灾的发生。

3）抗干扰能力强

由于传统的感烟探测器的工作原理是依靠采集火灾现场的烟雾信号，然后将其转化为电信号传送到报警主机，所以这种报警方式极易受到环境的干扰，降低了报警准确性，甚至有时还会发生误报、漏报的现象。而新兴感烟探测器则是通过将样品检测的工作交给了主机，所以它不容易受到外界电磁信号以及环境干扰。

4）具有灰尘自动识别功能

可以利用激光识别技术来对灰尘与烟雾颗粒进行精确的区分，避免出现误报情况。

3.分布式光纤感温探测报警系统

分布式光纤感温探测报警系统主要利用了激光光纤拉曼散射效应和光时域反射OTDR原理，可以达到对连续空间温度场进行温度测量以及对位置进行确定。探测器不同的位置可以发射出不同的背向散射回波，可以分别在不同时间内回到激光注入端。

光纤测温系统有如下性能特点：

1）探测器的本质安全特性

探测器的温度传感和信号传输都是凭借光信号再同一光纤内实现，探测器自身没有电，本质上具有安全性，不需要特殊处理就可以使用；探测器信号也不会受到电磁波、射线等的干扰，具有安全性和稳定性。

2）长距离、高密度、可定位多点温度探测报警。

分布式光纤感温探测报警系统工作的位置为数公里长的探测器，它可以在上面进行高密度多点温度探测，并且可以精确地发现测量点的位置。

3）有效的感温探测报警特性

分布式光纤感温探测报警系统是模拟量感温探测报警系统，具备模拟量系统过程可见的优点。系统能够对探测器所分布空间的温度场变化进行动态实时监测，指示位置和温度值。

4）可复位特性和灵活的工程应用

探测器在火灾报警后可以自动复位。当探测器附近的温度降低时，如果探测器没有被烧毁，无须经过处理就可以再次投入使用。

三、新型探测技术与传统探测技术的关系

传统探测器与新型探测器之间有着互补的关系，各自有不同的适用范围。新型探测器虽然有着许多的优点，但是存在成本高、定位困难的弊端，无法大规模使用。通常消防工程都要用到多种探测器才可以完成，不可能全由同一厂家生产，所以，与探测器相连的控制器，可以提供接口，和其他厂家的控制器进行联接，组成消防系统。

四、未来火灾报警系统发展趋势

火灾报警系统在传感技术方面取得了很大突破，传感技术和其他技术相结合，使火灾报警系统更快速地发展起来。

1.城市火灾报警联网监控系统

火灾探测技术和现今通讯技术互相结合，加速了城市火灾联网监控系统的发展。现如今，城市规模日益扩大，世界上的大城市纷纷对火灾自动报警设施实施网络联网管理，使用多媒体来对微机进行管理，借用公共通讯网或专用通讯网来传输信号，及时掌握火灾情况。

2.无线火灾报警系统

现阶段多半火灾探测器与控制器之间都是用有线方式联接，这种方式存在着很大的局限性，例如一些改造项目里，已经完成建筑装修，或者已经投入营业，规模的布线工作就无法实施，无线火灾报警系统可以解决上述问题。

五、结论

综上所述，现代的火灾自动报警设备广泛的使用了先进技术，包括光纤、激光以及图像等，在拥有优点的同时也导致了一定的弊端，所以我们要综合使用传统、现代火灾报警系统。在火灾探测技术的基础上，综合先进的通讯技术，建立起城市火灾联网监控系统以及无线火灾报警系统，这些技术将会有着更好的发展前景，为人类造福。

参考文献

[1]焦国龙.当代火灾探测系统概况[J].消防技术与产品信息增刊，2011.

[2]焦兴国.现代火灾探测器技术发展[J].消防技术与产品信息增刊，2001.

[3]王殊，窦征.火灾探测及其信号处理[M].大连理工大学出版社，1998.

光电探测技术范文篇11

关键词:热成像技术;红外探测器;调查测量船;监视系统;探测器

中图分类号:TN919文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2009)21-176-03

ThermalImagingSystemandItsApplicationinOceanSurveyShip

DENGYufen,SHENMing,ZHANGMingliang,WANGChuan

(NavalInstituteofHydrographicSurveyingandCharting,Tianjin,300061,China)

Abstract:Withthematureofinfraredthermalimagingtechnologyandthecostreductionofvariousthermalimager,thermalimagingtechnologyiswidelyapplied.Aimingattheabsenceofnormalvideomonitoringsystemequippinginthemarinesurveyships,thermalimagingobservationsystemadoptinginfraredthermalimagingtechnologyisintroduced.Theworkingprinciple,characteristicsofthermalimagingobservationsystemanditsimportantapplicationinthelarge-mediummarinecomprehensivesurveyshipsarediscussedindetail.

Keywords:thermalimagingtechnology;infrareddetector;surveymeasurementship;detectionsystem;detector

目前海洋调查测量船上都配备有普通的电视监视系统用以延伸视觉,但普通的视频监控很难做到全天候及雨、雾等恶劣的气候条件下的监控。如夜晚没有可见光,普通视频监控也就失去了其监控功能。而船载热像观察系统采用的红外热成像技术,是被动接受目标自身的红外热辐射,无论雨雾、白天黑夜24h均可以处于运行状态而正常工作,并随时对背景资料进行分析,一旦发现变化,可以及时发出预/报警。

1热像观察系统的组成及工作原理

红外热成像技术是一种被动红外夜视技术,其原理是基于自然界中一切温度高于绝对零度(-273℃)的物体,每时每刻都辐射出红外线,同时这种红外线辐射都载有物体的特征信息,这就为利用红外技术判别各种被测目标的温度高低和热分布场提供了客观的基础。利用这一特性,通过光电红外探测器将物体发热部位辐射的功率信号转换成电信号后,成像装置就可以一一对应地模拟出物体表面温度的空间分布,最后经系统处理,形成热图像视频信号,传至显示屏幕上,就得到与物体表面热分布相对应的热像图,即红外热图像。

新一代非致冷焦平面红外热成像系统原理方框图如图1所示。非致冷焦平面红外热成像系统由光学系统、光谱滤波、红外探测器阵列、输入电路、读出电路、视频图像处理、视频信号形成、时序脉冲同步控制电路、监视器等组成。

系统的工作原理由光学系统接收被测目标的红外辐射经光谱滤波将红外辐射能量分布图形反映到焦平面上的红外探测器阵列的各光敏元上,探测器将红外辐射能转换成电信号,由探测器偏置与前置放大的输入电路输出所需的放大信号,并注入到读出电路,以便进行多路传输。高密度、多功能的CMOS多路传输器的读出电路能够执行稠密的线阵和面阵红外焦平面阵列的信号积分、传输、处理和扫描输出,并进行A/D转换,以送入微机作视频图像处理。由于被测目标物体各部分的红外辐射的热像分布信号非常弱,缺少可见光图像那种层次和立体感,因而需进行一些图像亮度与对比度的控制、实际校正与伪彩色描绘等处理。经过处理的信号送入到视频信号形成部分进行D/A转换并形成标准的视频信号,最后通过电视屏或监视器显示被测目标的红外热像图。红外焦平面阵列的工作性能除了与探测器性能如量子效率、光谱响应、噪声谱、均匀性等有关外,还与探测器探测信号的输出性能有关,如输入电路中的电荷存储、均匀性、线性度、噪声谱、注入效率,读出电路中的电荷转移效率、电荷处理能力、串扰等。

2热像观察系统的特点

(1)红外热成像技术是一种被动式的非接触的检测与识别,隐蔽性好。由于红外热成像技术是一种对目标的被动式的非接触的检测与识别,因而隐蔽性好,不容易被发现,从而使红外热成像仪的操作者更安全、更有效。

(2)红外热成像技术不受电磁干扰,能远距离精确跟踪热目标,精确制导。由于红外热成像技术利用的是热红外线,因而不受电磁干扰。采用先进热成像技术的红外搜索与跟踪系统,能远距离精确跟踪热目标,并可同时跟踪多个目标,使武器发挥最佳效能。红外热成像技术可精确制导,使制导武器具有较高的智能性和发射后不用管的能力,并可寻找最重要的目标予以摧毁,从而大幅度提高了弹药的命中精度,使其作战威力呈几十倍的提高。

(3)红外热成像技术能真正做到24h全天候监控红外辐射是自然界中存在最为广泛的辐射。大气、烟云等可吸收可见光和近红外线,但是对3～5m和8～14m的红外线却是透明的,这两个波段被称为红外线的“大气窗口”。因此,利用这两个窗口,可以在完全无光的夜晚,或是在雨、雪等烟云密布的恶劣环境,能够清晰地观察到所需监控的目标。正是由于这个特点,红外热成像技术能真正做到24h全天候监控。

光电探测技术范文

【关键词】红外探测器非制冷制冷

一、引言

红外探测器是红外系统的核心，是探测、识别和分析物体红外信息的关键部件，利用它制成的探测器是军事、气象、农业、工业、医学等方面需要的设备，它涉及物理、材料等基础科学和光学、机械、微电子和计算机等多学科领域的综合科学技术。红外探测器目前主要应用在军事装备上，进行夜视、遥感、侦查和制导等，它能透过烟、尘、雾、阴影、树丛等，探测重要军事目标，能实现全天候被动远距离探测。尤其在近十年来的现代化战争，拥有红外预警、制导和夜视技术的一方，基本都在战场上占据了主动。因此，世界各国对红外探测器的发展给予了大量的关注。

二、红外探测器技术分类

根据探测机理的不同，可把红外探测器分为制冷型探测器和非制冷型探测器两大类，如表1所示。

表1红外探测器的分类

类型典型敏感材料特点

制冷

探测

器光导型（光敏电阻）HgCdTe，PbS，PbSe灵敏度高、响应速度快、具有较高的响应频率，一般需在低温下工作，探测波段较窄

光伏型HgCdTe，InSb，PbSnTe

光发射-肖特基势垒探测器PtSi/Si，IrSi/Si

量子阱探测器GaAs/GaAlAs，GeSi/Si

非制

冷探

测器热电堆/热电偶Au/PolySi响应时间较长、灵敏度较低、响应波段宽，可以在室温下工作、使用简单

热释电BST薄膜，铁电PZT

光机械Au/SiNx双金属片

微测辐射热计氧化钒、非晶硅

2.1制冷型红外探测器

制冷型红外探测器一般是指利用半导体材料的光子效应制成的探测器，在探测器吸收光子后，本身发生电子状态的改变，从而引起光伏或光电导等现象；

制冷型红外探测器系统如蹄镉汞（HgCdTe）探测器（工作在8-14μm波段）和锑化锢（Insb）探测器（工作在3-5μm波段）的灵敏度、响应速度、探测距离等性能都比较高，但都必须用低温制冷器进行制冷，而且红外成像系统几乎都要使用机械扫描装置，因而整个红外成像系统显得结构复杂并且成本很高。而且，部分高性能的光子型红外探测器很难实现硅基单片式结构，需要通过混合集成方式将探测器与读出电路相连。

2.2非制冷型红外探测器

非制冷型红外探测器，又称为室温红外探测器，是指利用探测器接收红外辐射后自身温度开始升高，从而引起热敏元件的物理性质发生改变而实现对红外光进行检测的探测器。

室温红外探测器及其焦平面阵列一般不需要制冷，可以直接在室温下工作，易于使用和维护，可靠性好。因此，研究开发重量轻、体积小、功耗小和成本低的非制冷焦平面阵列及其成像系统成为一种必然的发展趋势。非制冷红外焦平面阵列主要是以微机电技术（MEMS）制备的热传感器为基础，大致可分为以下几种类型：热电堆/热电偶、热释电、光机械、微测辐射热计。

热电堆室温红外探测器及其阵列是最早研究并实用化的红外成像器件之一，它通过测量多晶硅/金属或双掺杂的多晶硅热堆的热电势来探测红外辐射。其工作原理是利用由逸出功不同的两种导电材料所组成的闭合回路，当两接触点处温度不同时，由于温度梯度使得材料内部的载流子向温度低的一端移动，在温度低的一端形成电荷积累，回路中就会产生热电势。因而，通过测量热电堆两端的电压的变化，可以探测出红外辐射的强弱。

热释电型非制冷红外焦平面阵列的探测原理是：红外辐射使材料的温度发生变化，引起材料的自发极化强度变化，在垂直于自发极化方向的两个晶面出现感应电荷。因而，可以通过测量感应电荷量或电压的大小，探测红外辐射的强弱。热释电材料大多采用铁电材料，如钽酸锂（LiTaO3）、钽铌酸钾（KTN）和钛酸铅（PbTiO3）等。

光机械室温红外探测器是利用双层的悬臂梁结构，当悬臂梁结构收到红外辐射后温度升高并弯曲，其端点的弯曲位移量正比于升温的大小，同时也正比于双金属材料的热膨胀系数之差，并可以采用光调制的方法读出位移量。

微测辐射热计是近年来发展势头最为迅猛的红外焦平面之一，是一种电阻型热传感器，通过探测红外辐射引起热敏电阻的变化而获得目标的红外信息，继而转换成目标图像。热敏电阻型非制冷红外焦平面阵列使用的热敏电阻探测材料主要有：氧化钒（VOx）、非晶硅（α-Si）、钛（Ti）、钇钡铜氧（YbaCuO）等，其最重要的参数是电阻温度系数（TCR：TemperatureCoeffi-cientofResistance）。它利用热敏电阻的阻值随温度的变化，来探测红外辐射的强弱。

红外焦平面阵列（IRFPA：InfraredFocalPlaneArray）是具有对红外辐射敏感，并兼有信号处理功能的新一代红外探测器件。自从70年代后期提出红外焦平面阵列这个概念以来，它的发展十分活跃，已经研制出单片式、混合式、制冷型和非制冷型等一系列红外焦平面阵列。二十世纪九十年代，随着非制冷红外焦平面阵列技术的突破，非制冷红外热像仪的灵敏度大幅提高，同时由于其具有的低成本、低功耗、长寿命、小型化和高可靠性等优势，使其在民用领域逐步得到广泛应用，包括：电力设备故障检测、消防救助、火灾监控、工艺监控、医疗测温、车船夜行、公安侦察、环境保护等方面，几乎涉及到社会生活的各个领域，并有部分取代制冷型红外热像仪的趋势。

目前世界上只有美国、法国、日本、以色列四个国家拥有非制冷焦平面探测器产业化生产的能力，其核心技术仅有美国和法国两个国家掌握，日本和以色列则由美国取得技术专利许可，在其国内生产和有限制地使用。

而国内在非制冷红外成像方面的公司主要有浙江大立、广州飒特和武汉高德等，另外，一些大专院校或研究所，如电子科技大学、华中科技大学、中科院上海技术物理研究所、兵器211所等，也都在进行相关基础研究。

三、发展趋势

虽然非制冷红外探测器的探测率目前还不及光子型（即制冷型）IRFPA的高，已装备的非制冷红外热成像仪的NETD通常为20～100mK，但是凭借其低成本和高性价比，在中、低端的军用和民用市场均有着广泛的应用前景，在科研创新方面得到极大的关注，是红外探测器技术发展的重要方向。

参考文献

[1]MottinE，MartinJL，BuffetJ，etal.Enhancedamorphoussilicontechnologyfor320*240microbolometerarrayswithapitchof35um.ProceedingofSPIE，2001，4369：250-256.