基于热释电红外探测器的单目设计

摘要

从上世纪五十年代开始，红外探测技术就出现在了人们的视线里。经过几十年的迅猛发展，已渗透到国民生活的各个领域。热释电红外探测作为红外探测的一个重要分支，以其隐蔽性好、成本低、性能稳定及环境适应能力强等优点深得人们的重视。复眼作为一种探测器模型，具有视场角大、体积小且灵敏度高等优势。本课题将两种探测器模型的优点相结合，设计了一种基于热释电红外探测器的复眼结构。复眼是由大量的单目按照一定的顺序及角度排列而成，所以课题分为两部分，一部分是复眼设计，一部分是单目设计，本文主要完成单目部分的设计。
　　通过研究热释电红外探测器结构及其工作原理，确定了单目组成部分和结构，并说明了各部分的作用；比较了各种热释电材料的优点和缺点，选择出了综合性能较佳的钽酸锂（3LiTaO）薄膜作为热敏元件；研究了菲涅尔透镜的原理及设计方法，给出了选择菲涅尔透镜焦距、口径的数学范围及楞尖角度的计算，并结合参数要求确定了菲涅尔透镜的型号；经过对几种比较成熟的制模技术的研究，给出了选择键和-减薄法制备钽酸锂（3LiTaO）薄膜的优势和流程。
　　为了验证设计的效果，本文在最后设计了一个报警电路来测试所设计的单目能否感应目标的红外辐射，并是否能把光信号转变为电信号输出。实验测试结果表明，当在15米（或小于15米）处有目标（以人为例）入侵时，报警电路会发出报警信号，用示波器监测，有脉冲信号输出，通过专业的测试表明性能参数也符合要求。实验证明了所设计的基于热释电红外探测器的单目能满足设计要求，具有一定的实用性。

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第一章绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要内容与规划

1.4 本章总结

第二章热释电红外探测器研究

2.1 热释电红外探测器组成结构

2.2 热释电红外探测器的工作原理

2.3 敏感元材料

2.4 热释电红外探测器性能参数研究[31]

2.5 单目设计指标要求

2.6 热释电红外探测器设计关键

2.7 本章小结

第三章 单目结构设计

3.1 滤波片

3.2 菲涅尔透镜

3.3 光纤

3.4 热敏元件

3.5 阻抗变换电路设计

3.6 本章小结

第四章菲涅尔透镜设计

4.1 菲涅尔透镜的形成

4.2 菲涅尔透镜工作原理

4.3 菲涅尔透镜分类

4.4 菲涅尔透镜工作过程

4.5 菲涅尔透镜设计

4.6 本章小结

第五章钽酸锂薄膜的制备

5.1 薄膜制备法

5.2 钽酸锂薄膜衬底、电极材料

5.3 钽酸锂薄膜敏感元件的制备

5.4 本章小结

第六章单目测试分析

6.1 电路设计

6.2 整体电路的工作过程

6.3 结果分析

6.4 本章小结

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢