红外探测器光谱响应测量研究

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Research on Spectral Response of an Infrared DetectorChen Yazhuo ， Qin Yuwei(1.Tengzhou Teachers Advanced Studies School，Tengzhou 277500，Sandong China：2.School of Physics and Electrical Engineering，Weinan Normal University，Weinan 714000，Shaanxi China)Abstract：A spectral response system for infrared detector is designed.The principle of the system is also analyzed。

Th e spectral response experiment of the pyroeleetricity detector is performed with diferent temperature andequency。

The experiment result shows that the response of the pyroelectricity detector to infrared radiation is different，butthe change trend oul-ve of the voltage is similar.The theory of the infred detector is thereby verified.Th e systemhas hi gh measurement accuracy and stability，which can suppress the disturbance signal effectively and improvethe signal-to-noise ratio of the system。

Key words：infrared detector； spectral response； fourier transform近年来，红外光电探测技术得到了飞速发展，由于红外探测器具有较高灵敏度和分辨率，且安全性能好、能耗低，在工业、农业、医疗、军事等领域得到了广泛应用，发挥了重要作用，如红外制导、红外遥感、红外成像等l3.随着应用领域的拓展，对红外探测器的探测精度提出了越来越高的要求，因此对红外探测器的光谱响应度的要求也随之提高.光谱响应度是光电探测器的输出电压或输出电流与入射到探测器上的单色辐通量(光通量)之比，是红外探测器的主要性能指标41.因此，本文提出了-种红外探测器的光谱响应测量系统，该系统可用于研究傅里叶变换红外光谱仪工作原理，实现对物质的红外透射率、反射率及吸收率的测量等。

1 红外探测器光谱响应测量原理红外探测器的光谱响应测量主要采用傅里叶变换法来实现[561，是利用干涉图与光谱图之间的对应关系，通过对干涉图进行傅里叶变换来研究和测定探测器的红外光谱响应.红外光经光源发出后，经迈克尔逊干涉仪发生干涉，照射到被测样品上，部分光被吸收，其余部分入射到红外探测器上，经红外探测电路后被转化收稿 日期：2012-11-O1基金项目：陕西侍育厅科学研究项目计划(12JK0672)；渭南市自然科学基础研究计划项目(201 1KYJ-3)作者简介：陈亚卓(1980-)，男，山东滕州人，讲师，研究方向为应用物理通信作者：秦玉伟 (1979-)，男，山东诸城人，讲师，博士，研究方向为传感器与光电检测技术。

2013年 1月 陈亚卓，等：红外探测器光谱响应测量研究 - 29-为可测的电压信号，经 A/D转换送入计算机，通过计算机进行数据分析处理，从而完成傅里叶变换过程，获得以波数为横坐标的频域光谱图。

用已知光谱响应的红外探测器校准并测量红外辐射光源的光谱辐射功率.红外探测器光谱响应公式：，s。 ， (1) 0式中：5 为已知探测器的光谱响应度； 为由红外放大电路测得的电压.由此可以计算出红外光源的光谱辐射功率为：，，po tJo. (2).)0因此由红外光源的辐射功率即可求得被测探测器的光谱响应度：r，Sx ， (3)j 0式中： 为放大电路测得的电压；尸n为红外光源的辐射功率.上述标定方法在测试调试过程中，以已知光谱响应参数的探测器作为参考，通过测试系统的测量，进行计算，得出测量结果与已知参数的关系；再对样品探测器进行测量，计算得出样品探测器光谱响应。

红外光源发出的光信号经红外探测器接收并转换成电压信号，由放大电路进行信号放大，将微弱的电压信号放大成可以进行处理的电压信号，但由于红外光源经探测器转化后信号较小，且受到环境噪声影响，因此采用两级放大电路.通过低通滤波处理，实现放大的同时进行滤波，提高信号的信噪比，并将微弱信号放大到后续处理器所要求的电压幅度，系统原理图如图 1所示。

图1 系统原理图Fig.1 The schematic diagram of system2 实验结果以热释电探测器 LT-020-H(频率响应范围为 0～100 Hz)进行热释电测试.以黑体炉作为红外辐射源，经斩波器将红外辐射信号调制成交变信号，经放大滤波电路后，进行数据测量，实验结果如图2所示。

之幽频率，Hz图2 热释电探测器电压-频率响应Fig.2 The voltage-frequency response of pyroelectrieity detector- 30- 河 南 科 学 第31卷 第1期由图2可以看出，在不同温度、不同频率的情况下，热释电探测器对红外辐射信号的响应不同，但电压变化曲线的趋势基本-致.电压频率响应曲线在辐射信号频率 4O Hz内，电压呈快速上升趋势，电压随频率增大而快速升高；但高于4O Hz后，电压大小趋于平缓，基本不受频率影响而保持不变；当频率大于 100 Hz时，电压响应开始饱和且趋于下降.实验结果验证了理论正确性，与探测器理论对脉冲辐射的电压响应波形吻合。

3 结论该红外探测器光谱响应测试系统，实现了对红外探测器仪器性能的检测，能够实现快速测量，具有分辨率高、测量精度高、信噪比高以及稳定性好等优点，能满足对红外探测器的测量需要.通过不同温度和频率的热释电探测器光谱响应实验，验证了红外探测器光谱响应理论.该系统可满足实际红外探测器性能的检测以及测量需要，具有较高的实用价值。