焦電検出器の基礎

焦電センサーは基本的に熱検出器であり、焦電効果を利用して体温のわずかな変化でも検出します。 温度変動により、焦電結晶の表面の電荷が変化し、対応する電気信号が生成されます。 この温度勾配は、光または他の多くのものの吸収によって作成できます。

さまざまな焦電材料が利用可能ですが、焦電検出器で一般的に使用されているのは3つだけです。 これらの3つは、DLaTGS、LiTaO3、およびPZTです。 名前の付いた材料には、焦電検出器での使用に適した特定の特性があります。 焦電検出器への基本的な適合性に関して材料を比較するために、パラメータの焦電係数比AC抵抗/誘電定数比熱容量を使用して材料を分析すると、より良い結果が得られます。 これらのメトリックを使用すると、DLaTGSとLiTaO3は最良の結果を達成し、前述のように最適になります。

DLaTGSのパフォーマンスレベルは最高で、約2×109 @ 10Hzです。 この材料の使用は、実験室のIR測定技術、特に日常的なFTIRアプリケーションで広く使用されています。 一方、LiTaO3は、その熱的挙動のため、主に産業用アプリケーション用に予約されています。 PZTは主に消費者製品に使用されます。

プロパティ

前述のように、最も使用されている3つの焦電材料には、いくつかの共通の特性があります。 これらの特性により、焦電検出器での使用に適しています。

。 焦電係数

これは、IR放射から電流を生成する材料の能力を決定するために使用される図です。 材料によって生成される放射線が多いほど、特定の材料が焦電センサーでの使用に適しています。 したがって、材料の焦電係数が大きいほど、その材料が検出器で使用される可能性が高くなります。

。 誘電率定数

この数値は静電容量を決定するために使用されるため、生成されるノイズに影響します。 電圧動作では、容量が大きいほどノイズが少なくなります。 そのため、発生するノイズを低減するためには、誘電定数が大きい材料が必要です。

。 比熱容量

比熱容量は、吸収された放射量の結果としての結晶の温度上昇を決定するために使用されます。 比熱容量が低い場合は、温度上昇が大きく、信号が良好であることを示します。 したがって、比熱容量が小さい材料を目指す必要があります。 低いほど良いです。

。 特定のAC抵抗

これは通常、誘電損失と相まって、一種のジョンソンノイズを生成します。 純粋な誘電体は通常、ノイズを発生させないため、常に純粋な種類を選択するのが最善です。 また、AC抵抗が低いほど良いので、AC抵抗の低い材料を探す必要があります。

焦電検出器の動作モード

IR水晶は、追加の電子部品と並列容量を備えたTO缶に収容された電源として変調されます。 その結果、パイロ検出器の動作には、電圧モードと電流モードの2つの基本モードがあります。

。 電圧モード

JFETベースの電圧モードは、かなり長い間広く使用されてきました。 ただし、いくつかのデメリットがあり、経験の浅い手には非常に悲惨な場合があります。 したがって、経験豊富なユーザーにのみお勧めします。 その欠点は、温度に強く依存するオフセットで比較的低い信号を生成することです。 それにもかかわらず、この動作モードには、それ自体にいくつかの利点があります。 主なものは、D *の最高値は、最も単純な設計で達成できることです。これは、約0.5×109 @ 10Hzです。 もう1つの重要な利点は、増幅が柔軟であることです。

。 現在のモード

このモードでは、比較的低い温度依存性で低いオフセットで高い信号が生成されます。 そのため、電圧モードとは異なり、必ずしも経験豊富なハンズオンは必要ありません。 ただし、問題が発生した場合は、問題に精通している人に支援を求めることができます。 電流モードの場合、OPVはわずかな電力消費を示す必要があります。 このバージョンを使用すると、初心者は製品を最も迅速かつ成功裏に開発できます。 低出力インピーダンスは、EMCの追加の利点につながります。

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