王海国 1,2陈艺 1,2祝连庆 1,2魏向阳 1,2,*
作者单位
摘要
1 北京信息科技大学 光电测试技术及仪器教育部重点实验室
2 生物医学检测技术及仪器北京实验室,北京 100192
研究了一种基于超材料结构的红外热探测器,该探测器利用光学超材料的局域场增强效应和热释电材料的温度敏感特性,实现对红外辐射的探测。利用有限元分析方法,研究了超材料吸收器的红外吸收特性和电磁场特性,分析了超材料吸收器与热释电材料(LiTaO3)耦合结构的热学性能。结果表明,设计的超材料吸收器,可在3~15 μm范围内调制峰值波长(主要覆盖大气窗口(8~14 μm)),吸收率可达99.9%,带宽范围为0.2~1.0 μm。当探测器的尺寸为23 μm×23 μm时,探测器稳态温度升高量为0.311 K,与类似工作相比,温度提升了约21倍。改进的红外热探测器具有显著的温度响应,适用于大规模像元级非致冷中远红外波段的热成像与传感应用。
红外热探测器 超材料吸收器 有限元分析 热释电材料 infrared thermal detectors metamaterial absorber finite element analysis pyroelectric materials 
半导体光电
2023, 44(4): 508
董和磊 1,2刘灿 1,2靳长明 1,2张磊 1,2[ ... ]谭秋林 1,2,*
作者单位
摘要
1 中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室,山西 太原 030051
2 中北大学电子测试技术国防科技重点实验室,山西 太原 030051
针对目前非分光红外(NDIR)CO2传感器灵敏度差、量程小的问题,设计并实现了一种微型双通道NDIR CO2气体传感器。该红外传感器主要由双通道热释电探测器、信号读出与处理电路、温度传感器与光路气室构成。建立了温度、CO2浓度与探测器输出值之间的关系模型,实现了传感器的温度补偿功能。测试结果表明,所设计传感器能够实现在0~40 ℃温度范围内,0%~5%气体浓度的测量,且在0%~2%浓度下测量误差值小于0.1%,在2%~5%浓度下测量误差值小于0.25%。
传感器 非分光红外气体传感器 双通道热释电探测器 浓度标定 温度补偿 
中国激光
2023, 50(2): 0210003
作者单位
摘要
中国科学院上海硅酸盐研究所,上海 200050
红外探测技术现已普及多种领域,受到了世界各国的重视。热释电材料作为其核心灵敏元材料之一,已成为近年来电介质物理与材料研究的热点。作为一种典型的铁电材料,钛酸铋钠基陶瓷因其较高的退极化温度与较大的热释电系数受到了广泛的重视。总结了钛酸铋钠基热释电陶瓷的研究现状,归纳了在不同组元中增强热释电效应的手段,并进行了性能比较。结果表明,通过单组元受主掺杂可以获得兼具较高退极化温度与较大热释电系数的无铅陶瓷材料。最后对目前存在的一些问题进行了讨论。
红外探测技术 铁电材料 钛酸铋钠基热释电陶瓷 infrared detection technology ferroelectric material sodium bismuth titanate-based pyroelectric ceramic 
红外
2022, 43(12): 1
作者单位
摘要
92493部队 计量测试研究所,辽宁 葫芦岛 125000
针对宽波段、高精度、大能量范围的激光能量测量需求,设计了激光能量计。利用快速响应的热电堆作为传感器,在热电堆探测面涂覆高吸收率碳纳米烯材料,实现了宽光谱吸收。采用大小2个热电堆探测器布置于能量计正反两面的方法,使能量计具有1 mJ~40 J超宽能量范围,并且具有较高的测量精度。利用有限元仿真软件建立了吸收腔热路结构的三维有限元模型,并对不同类型的激光脉冲做了加热模型模拟仿真。根据仿真结果,对探测器的线性进行了修正,从而减小了由于传感器的输出电信号与被测光信号之间的非线性所导致的测量误差。用激光能量计标准装置对能量计进行了标定实验,测量结果表明,经修正后激光能量计的测量重复性优于0.6%,线性度优于1.1%。将激光能量计溯源到国家激光能量基准,测量相对扩展不确定度达到2.5%(k=2)的优异水平。
激光能量计 热释电探测器 模拟仿真 修正系数 laser energy meter pyroelectric detector analog simulation correction coefficient 
应用光学
2022, 43(3): 488
作者单位
摘要
合肥工业大学 电气与自动化工程学院,安徽 合肥 230009
针对目前人体动作识别技术中存在的隐私暴露、技术复杂度高和识别精度低等相关问题,提出了一种基于热释电红外(PIR)传感器的人体动作识别方法。首先,采用一组安置在天花板上经过视场调制的PIR传感器采集人体运动时散发的红外热辐射信号,将传感器输出的电压模拟信号进行滤波放大后通过ZigBee无线模块传送到PC端打包成原始数据集;其次,将原始数据的两路传感器输出数据进行特征融合,对融合后的数据做标准化处理封装为训练集和测试集;然后,基于数据的特征提出一种两层级联的混合深度学习网络模型作为人体动作的分类算法,第一层采用一维卷积神经网络(1DCNN)对数据进行特征提取,第二层采用门控循环单元(GRU)保存历史输入信息防止丢失有效特征;最后,利用训练集来训练该网络模型得出参数最优的分类模型,通过测试集验证模型的正确性。实验结果表明,提出的该动作识别技术模型对基本动作分类的准确率高于98%,与图像动作识别或穿戴式设备动作识别相比,实现了实时、便捷、低成本和高保密性的高精度人体动作识别。
热释电红外传感器 动作识别 一维卷积神经网络 门控循环单元 pyroelectric infrared sensor action recognition one-dimensional convolutional neural network gated recurrent unit 
红外与激光工程
2022, 51(4): 20210188
崇伟 1,2吕文华 1,2,*张健 1,3,4梁婧 1[ ... ]杨科三 5
作者单位
摘要
1 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 中国气象局气象探测中心, 北京 100081
3 光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室, 吉林 长春 130022
4 吉林省光电测控仪器工程技术研究中心, 吉林 长春 130022
5 航天新气象科技有限公司, 江苏 无锡 214127
为解决旋转热释电日照计(RPSDR)室外校准易受环境影响、重复性差、效率低等问题,提出了一种以双氙灯光源积分球系统校准RPSDR的室内校准方法。根据RPSDR的组成、结构和测量原理,利用太阳模拟、积分球环境模拟等技术,设计了以氙灯太阳模拟器输出直接辐射、以穹顶氙灯模拟散射辐射的双光源积分球日照计校准系统,提出了积分球结构参数,分析了氙灯光源的辐照度分布和光谱修正,建立了在室内进行日照阈值校准、在室外进行日照时数验证的综合性RPSDR校准方法。经测试,校准系统的有效辐照面内的辐照度均匀性含中心点时为2.5%,不含中心点时为1.6%,有效辐照面内每小时的阈值点辐照度稳定性为0.68%,光源匹配AM1.5 A级太阳光谱能量分布;对一台RPSDR进行室内阈值校准和室外日照时数比对实验,结果验证了经系统校准后的RPSDR测量的日照时数与直接辐射表测量的日照时数参考值的相对误差不超过1%,绝对误差不超过0.26 h,满足气象行业日照时数的观测要求。
测量 旋转热释电日照计 双氙灯光源 积分球 日照阈值 室内校准 
光学学报
2022, 42(1): 0112004
作者单位
摘要
中国电子科技集团公司第二十六研究所, 重庆400060
为了防止声表面波器件被自身的热释电静电烧伤, 提出了一种新的静电防护方法。该方法采用导电介质来实现对声表面波器件引脚的良好接触,并建立了静电传导途径, 实现了热释电静电的释放, 解决了困扰声表面波器件的静电敏感问题。试验结果表明, 该方法能有效预防静电烧伤, 具有很好的实用性。
声表面波器件 导电介质 静电 热释电 晶片 surface acoustic wave(SAW) device conductive medium static electricity pyroelectricity wafer 
压电与声光
2021, 43(2): 222
作者单位
摘要
中国科学院上海硅酸盐研究所, 上海 201800
以Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT或PMNT)为代表的弛豫铁电单晶具有远高于常用锆钛酸铅Pb(ZrxTi1-x)O3(PZT)陶瓷的压电性能, 引起了基于新一代压电单晶的功能器件研究热潮。本研究团队在国际上率先利用Bridgman方法生长出了大尺寸、高质量PMN-PT等弛豫铁电单晶(d33~2 000 pC/N, k33~92%), 并对PMN-PT等弛豫铁电单晶的生长、多层次微观结构和性能调控进行了多方面的研究, 发现弛豫铁电单晶不仅具有超高压电性能, 还具有突出的热释电性能、电光性能以及与磁致伸缩材料复合形成磁电复合材料的超高磁电耦合性能。本研究团队多年来一直在努力推动弛豫铁电单晶在医用超声换能器、热释电红外探测器、电光器件、磁电型弱磁传感器等各种器件的应用研究。本文主要总结了弛豫铁电单晶的多功能特性, 并介绍了本研究团队在弛豫铁电单晶器件应用上的研究结果。
弛豫铁电单晶 器件应用 超声换能器 热释电红外探测器 电光器件 弱磁传感器 relaxor ferroelectric single crystal PMN-PT PMN-PT device application ultrasonic transducer pyroelectric infrared detector electro-optic device weak magnetic sensor 
人工晶体学报
2021, 50(5): 783
朱荣峰 1,2赵静 1,2张梦圆 1,3冯培贵 1,4[ ... ]罗豪甦 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院上海硅酸盐研究所,上海201800
2 中国科学院大学,北京100049
3 上海师范大学,上海200234
4 南昌大学,江西南昌330031
建立和完善了电流模式Pb(In1/2Nb1/2)O3--Pb(Mg1/3Nb2/3)O3--PbTiO3(PI-MNT)热释电红外探测器的理论模型(单通道和并联补偿型)以及微音噪声模型。利用理论模型进行了仿真模拟,然后设计和制备了一种单通道和两种补偿型(灵敏元分隔型和一体型)PIMNT热释电红外探测器。测试并比较了这三种探测器的响应率RV、噪声un、比探测率D*以及微音噪声uvib。结果表明,与单通道PIMNT红外探测器相比,补偿型红外探测器的探测能力虽然略有下降,但抗干扰能力却得到了极大提高。
PIMNT热释电红外探测器 抗干扰能力 单通道 补偿型 微音效应 PIMNT pyroelectric infrared detector anti-jamming ability single-channel compensated microphonic effect 
红外
2021, 42(4): 1
赵静 1,2朱荣峰 1,2张梦圆 1,3冯培贵 1,4[ ... ]罗豪甦 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院上海硅酸盐研究所无机功能材料与器件重点实验室,上海201800
2 中国科学院大学材料科学与光电工程中心,北京100049
3 上海师范大学,上海200234
4 南昌大学,江西 南昌330031
锰离子掺杂铌镁酸铅-钛酸铅(Mn∶Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3, Mn∶PMN-PT)弛豫铁电单晶在近、中红外波段具有较高的光透过率。通过在其表面上沉积具有宽光谱平坦吸收特性的红外吸收层,制备了热释电红外响应元。对该材料吸收红外辐射后产生的温度差以及热释电电流随频率的变化进行了模拟。讨论了电压模式热释电探测器的响应特性及其影响因素。进一步制备了基于Mn∶PMN-PT单晶的双通道补偿型热释电红外探测器。经实验得到的频率响应结果与模拟数据吻合,因此该探测器适用于基于非分散红外(Non-Dispersive Infrared, NDIR)原理的气体探测。
PMN-PT单晶 热释电 红外 PMN-PT single crystal pyroelectric infrared NDIR non-dispersive infrared 
红外
2021, 42(6): 7

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