MEMS红外光源研究及其应用

首先介绍了红外光源的类型,从波长范围、调制频率、输出功率以及制作成本等方面比较了三种不同类型红外光源的优缺点。分析了基于微机电系统(MEMS)加工技术的红外光源工作原理和类型。系统综述了MEMS红外光源的国内外研究现状,包括不同辐射层材料和不同结构的MEMS红外光源。详细描述了MEMS红外光源在红外气体传感器、目标识别装置、红外通信装置中的应用。讨论了其在结构设计和加工过程中存在的高辐射率发光材料的制作、红外光源薄膜热应力的释放以及机械强度低等技术瓶颈问题,并简单展望了MEMS红外光源的未来发展趋势。     

面向MEMS红外光源的辐射增强结构设计

针对常规TO封装下红外光源辐射量在一定光程下严重衰减的不足,基于自研的MEMS红外光源结构,提出了用于红外辐射增强的反射镜及用于光束准直的透镜封装结构,以期大幅提高光源有效辐射效率。本文基于Zemax软件对红外光源在光路中的辐射特性进行了模拟仿真。仿真结果表明:红外光源放置于9.52 mm口径、9.41 mm深度的抛物面反射镜的焦点位置,辐射能量提高了15.5倍;采用2.2 mm厚的BaF2材料的双凸曲面辐射透镜,红外光线呈准直收敛辐射,辐射效率最大可以达到27.42%。本工作研究成果为红外光学气体传感器光源提供了合理的红外辐射增强结构尺寸参数,有效提高了系统的稳定性和光源的辐射效率。     

基于AT89C52单片机的室内有害气体监控系统

介绍了基于AT89C52单片机的室内有害气体监控系统的软、硬件结构设计。着重说明了中红外发光二极管作为红外光源的优势;详细介绍了红外气体传感器的工作原理及其在系统数据采集中的应用;AD7896在模/数转换中的运用;最后给出了系统软件设计的主程序流程图。该系统对提高有害气体的检测效率、降低仪器成本,改善室内空气环境具有重要的现实意义。     

超小型室温快速可调红外光源

红外谱区的可调谐光源对于许多应用来说都是很重要的．在室温下工作的小型红外光源对于具有高机动性和高可靠性要求的军事应用则特别具有吸引力．在许多情况下,红外光源必须能在一个宽的光谱范围内快速调谐,才能实现对许多微量气体的高速测量．     

MEMS红外光源光谱特性及温度特性测试研究

MEMS红外光源是基于微机电系统(MEMS)制造工艺的红外光源器件,为明确MEMS红外光源的辐射光谱分布特性和温度特性,采用SR5000光谱辐射计对MEMS红外光源进行辐射光谱分布特性测试,所得数据表明所选光源的红外光谱分布主要在3~5μm之间,中心波长位于3.6μm,该波段红外光具有接近90%的大气透过率;采用红外测温仪和热敏电阻对光源辐射体温度进行测试,结果显示所选MEMS红外光源温度特性优良,适用范围广泛。     

矿井内CH4与CO2双组分NDIR传感器的设计与实现

为了实现对矿井有害气体的有效监测和控制,本文基于非色散红外(NDIR)原理,设计了一种双组分气体传感器。重点提出了一种反射式气室,然后利用光学仿真软件LightTools对腔体内的光线传播方向进行了光线追迹分析,并对到达探测器4个接收面的光强分布进行了模拟分析,验证了该气室的可行性与优越性。在器件上选用电调制红外光源和热释电探测器,由单片机处理电信号并输出气体浓度信息,大大提高了检测精度。实验结果表明,该传感器能够准确检测0～2000 ppm范围内的甲烷与二氧化碳气体浓度,满量程精度可达4.5%。可以满足矿井内甲烷、二氧化碳气体浓度检测的需要,具有广阔的应用前景。     

红外辐射源及其在气体测量中的应用

红外气体传感器由红外光源和红外探测器两部分组成。红外探测器仅对红外辐射的变化起作用。在进行测量时,传统的做法是利用一调制盘对来自光源的光进行调制,使热光源与冷调制盘遮光板之间产生大的温度幅度。然后,脉冲辐射便可以被准确计算出来。然而,这种技术需要依赖于昂贵的、不灵活的、易损的设     

人工红外光源对地面目标红外特性的影响

研究人工红外光源对地面目标红外特性的影响,对目标的探测、识别、红外特征的模拟有重要的意义.建立了人工红外光源照射目标的理论模型,对影响目标表面温度的各种因素进行了分析,重点讨论了人工光源对目标表面温度的影响.以合肥某建筑物为例,对红外光源照射时的目标表面温度进行了计算与测量,在此基础上对目标红外辐射进行了计算与分析.结...     

基于红外二极管的高强度光源

红外光源可用于许多不同的应用,例如,在战略军事行动中,为了对地形、人、物体和目标进行夜视,人们已广泛采用了红外光源。另外,红外光源还可以用于可见光无法满足要求的许多其它军事应用和非军事应用。     

MEMS红外光源可调制驱动电路设计

针对MEMS红外光源的驱动控制问题,提出了一种基于FPGA和稳压集成电路ADP3336的可调制驱动系统。通过对MEMS红外光源的辐射光谱和驱动特性研究,确定基于可调脉冲方波的直接驱动控制方式;采用FPGA对数字脉冲信号进行占空比和频率的复合调制;采用ADP3336对光源精密稳压驱动,使驱动电压偏差不大于0.1 V,驱动效率达80.1%。该驱动电路实现了对MEMS红外光源大功率、高精度、高效率供能驱动以及深度调制,为这种新型红外光源器件的应用提供了技术基础。     

非分散红外多组分气体检测技术及其在CEMS中的应用

对非分散红外多组分气体检测技术及其在CEMS中的应用作了系统介绍.分析了非分散红外多组分气体检测的关键点,技术难点及其解决方案.详细介绍了这种气体检测系统在CEMS应用中的组成、技术要求与支持,得出其具有结构简单、成本低、测量精度高和稳定性好等特点.该系统对我国气体检测技术的研究和气体检测仪器的研制具有重要的参考价值.     

近红外激光二极管在气体传感中的应用

综述了近红外激光二极管在气体传感中的应用,讨论了用于这一技术的器件和实验技术。文中讨论了用分布反馈（ＤＦＢ）激光二极管、垂直腔面发射激光器（ＶＣＳＥＬ）以及其他单频器件作为光源的激光气体传感实验方法和相关结果,新型单频器件发展表明近红外激光二极管气体传人有广阔前景。     

基于扫描光源的光纤气体传感系统的研究

提出了一种基于窄带扫描光源的光纤气体传感系统。该系统能在多种气体共存环境下,完成对不同组分气体浓度的检测。克服了传统光纤气体传感系统在多种气体共存环境下需要多台光源进行检测的弊端,降低了工业化气体检测的成本。系统以放大自发辐射(ASE)光源为基础,结合锯齿波(STW)驱动的可调谐法-珀(Fabry-Perot)滤波器形成窄带扫描光源。针对可调谐滤波器的电容特性会引起锯齿波驱动失真的现象,提出了采用并联谐振回路的方案来解决锯齿波驱动失真的问题,保障了扫描光源工作的稳定性。实验结果表明,在乙炔和氨气混合气体的环境下,本系统可以实现对不同组分气体浓度的同时检测,检测结果误差较小。     

8μm～14μm长波红外相干辐射技术

8μm~14μm长波红外相干辐射在大气激光遥感与通信、高分辨分子指纹光谱及国家安全等诸多领域具有重要应用价值。概述了几种可获得8μm~14μm相干辐射的光源, 主要有CO₂气体激光器、半导体量子级联激光器、红外自由电子激光器、红外超连续谱光源和非线性变频中红外固体激光器等。分别介绍了不同技术的基本原理及国内外进展, 并分析比较了各自的优缺点、发展方向及应用适用范围。其中, 非线性变频中红外固体激光器具有8μm~14μm连续调谐, 可飞秒、皮秒、纳秒及连续波运转, 重频1Hz~GHz可调的突出优势, 且全固化结构、可靠性高、光束质量好, 将成为发展实用化与精密化长波红外相干辐射光源的最佳选择。     

气体泄漏的单点探测器与红外成像检测的灵敏度模拟分析

危险气体泄漏引发的事故及灾难对人身安全和社会稳定造成巨大威胁,及时有效地检测到气体泄露、定位泄漏源以及评估气体扩散趋势等成为研究人员关注的热点。与目前各种单点气体探测器固定位置并通过气体扩散进行泄漏气体探测不同,基于红外焦平面探测器的红外成像气体泄漏检测技术对可能的泄露点进行成像检测。由于这两种探测器本身的灵敏度差异较大,且工作原理也有所不同,所以如何评价两者的探测效率成为人们关心的问题。因此,基于计算流体力学软件FLUENT对两种探测器在室内空间环境的检测灵敏度进行了模拟分析,比较了两者在实际应用中的优缺点,指出红外焦平面探测器在响应速度和实际检测灵敏度等方面的独特优势,对红外成像气体泄漏检测技术的进一步发展具有推动作用和借鉴意义。     

光纤甲烷气体传感器的研究

基于甲烷气体近红外吸收的机理,研究了一种高灵敏度易于实现的光纤甲烷气体传感器。分析了半导体激光器的调制特性和谐波检测的基本原理,建立了传感器的数学模型。系统采用分布反馈式半导体激光器做光源,气室采用小型渐变折射率透镜构成的气室,加入参考光路和参考气室,使光源输出的中心波长锁定在气体的吸收峰上,通过光源调制实现气体浓度的谐波检测,给出了甲烷气体测量的实验结果。     

红外产品用高洁高纯净高压氮气气源站设计

在导引头、探测器、位标器等红外用产品的测试过程中,高度依赖高纯高洁净高压气源,尤其对氮气的需求量是最大的,并且随着技术的发展,氮气的需求朝着高压力、高洁净、高纯度、低露点等方向拓展。由于红外制导所采用3~5μm、8~12μm波段的探测器,探测器需在70~100 K范围内的低温下工作(一般为80 K),以获得足够的灵敏度,所以低温制冷是这一类红外探测器不可缺少的重要条件之一,这就要求红外制导技术所采用的节流制冷器对氮气纯度有很高的要求,纯度一般需满足99.999%。本文针对氮气气源站的设计、气体纯化干燥、气源站监控、厂房建设、节能环保等方面,简要阐述了一套高纯高洁净红外用高压氮气气源站的设计方法,对各类气源站的设计提供了一定的指导意义。     

瓦斯检测设备现状与对比研究

为了改进国内瓦斯检测设备,选择国内典型的几种设备,井下车载瓦斯检测报警器、嵌入式煤矿瓦斯检测仪和红外瓦斯检测仪,采用比对法,研究它们的基本构造和工作流程,对它们进行了对比分析,总结出它们的优缺点,结合先进的电子和网络技术,得到瓦斯检测设备的发展方向。     

红外目标探测距离的估算

红外热成像系统探测距离的估算,对于提高红外系统设计水平,降低成本,缩短研制和生产周期都有非常重要的作用.但是探测距离受很多因素,如目标特性,大气传输、热成像系统参数等的影响,这使得红外热成像系统探测距离的估算难度大大增加.传统的红外作用距离估算一般是将大气透过率视为常数的,这会带来很大的误差.本文考虑了大气气溶胶模式下大气透过率随环境的改变,给出了更为具体的红外目标探测距离的表达式.通过编制程序和查找相关数据,计算了热成像系统对点源和扩展源的探测距离.