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近年来，又出现了双膜热流传感器，即在一个绝缘膜两侧分别喷覆两个薄膜电阻，其阻值在 ’ 2 34之间。试验中分别记录两个金属薄膜的温度变化，然后计算出通过绝缘膜的热流。绝缘膜厚度 &’%，金属膜厚 " ’%，受感部为 ,"5%% .,"%%。图中示出的是一组热流传感器，共 &’个。将它粘贴在涡轮叶片表面上，便可测出整个叶片表面上的温度发布，从而求出热流大小。
5"薄膜应变传感器
目前，已研制出能在 ’’-下测量应变的薄膜应变传感器，它适用于压气机部件测量。这种传感器不干扰会产生激振力的气流，性能稳定、粘接牢固、工作可靠。薄膜材料应与基体（例如叶片）保持绝缘，因此也要有绝缘层。常用的绝缘材料为氧化铝、氧化硅、二氧化硅和氮化硅，在温度超过 /’-时，它们都具有合适的绝缘性质。薄膜应变传感器只有 &’%厚，是常规应变片厚度的 , 1 /。其缺点是引线与薄膜连接易出问题，在被测材料产生蠕变时会损坏应变传感器。
三、红外传感器
热成像测量物体的表面温度在搜索、跟踪、制导、侦察、预警和遥感等方面都有着非常重要的应用。红外热成像系统主要用于测量发动机热端部件表面的温度、燃气流温度。这是一种非接触测量，它不影响被测物体的温度分布，响应很快，不像热电偶和热电阻那样要求与被测物体达到热平衡，它只接收物体的辐射。红外成像的测温范围宽，如一台 676型热成像仪的测温范围为 8 (’ 2 &-，灵敏度达 " ,-，空间分辨率高，如点热成像系统的取像速度为 &’帧 19，每帧 &条扫描线，每条扫描线 ,个像元，垂直和水平的扫描效率分别为 " 和 " ’，即 ,9内可测出 &万个点，因此特别适合温度场的测量。
美国多种飞机均装有红外装置，如 :,’;、:16一 ,6、:,,,、:(;、6,、<’&7、:,,3、 63;、==一 ’5=>?@等分别安装前视红外装置，夜间低空导航和瞄准红外系统。前视红外装置用于白天、夜间或恶劣气象条件下进行定位、捕获和跟踪敌机目标，或完成搜索、营救、海上巡逻、夜间导航、侦察和目标探测等任务。红外图像传感器被用于制造红外热成像仪和红外吊舱，它们也装在飞机上用于探测、监视、导航与侦察。其他航空发达国家的飞机也装用类似红外系统。红外图像传感器在建立现代化空军方面是很重要的传感器。
红外光谱位于电磁辐射的可见光和微波波段之间，从 " 3/ 1 %延伸到 ,%。红外光经过大气时有许多波段范围将被大气中的各种气体吸收，只有不被吸收的才能透过大气到达传感器。那些不吸收红外辐射的波段称之为“大气窗口”。大气窗口有 5个。即 , 2&"
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"”， %&和 ’ % "(&，分别称为近红外波段、中红外波段和远红外波段。最常用是后
两个波段。
)热成像系统
光学系统先将目标的红外辐射汇集，经光谱滤波和光机扫描，聚焦到探测器的红外元
件的阵列上，探测器将强弱不同的辐射信号转换成电信号，然后经放大和视频处理，形成视
频信号，再送至显示器。
热成像系统有两种类型：光机扫描型和非光机扫描型。前者是通过光机扫描使单元探
测器依次扫过目标的各部分，形成目标的二维图像。后者是利用多元探测器面阵，使探测
器中的每个单元与目标的一个微元面相对应，因此无需光机扫描，常用的凝视型热成像系
统即属于此种类型。近几年由于超大规模的硅集成电路技术的迅速发展，目前已能获得高
均匀响应度、高度的探测器面阵，使非扫描型热成像技术取得很大发展。图 ’ *+ *示出
非扫描的凝视型热成像系统的原理框图。
凝视型热成像系统无须光机扫描机构，简化了结构，大大提高了热成像系统的快速响
应特性，故很适合于动态测温。其缺点是测温范围受探测器光谱响应范围的限制，改变测
温范围时。要更换探测器和相应的处理软件。
,)红外图像传感器
目前，有两种红外摄像器件：混合式红外摄像器件和单片式红外摄像器件。它们是红
外成像系统的核心，即是红外图像传感器。
（）混合式红外图像传感器
此种图像传感器的像感部和读出部是用不同材料制成的。通常用硅 --.（电荷耦合器
件）制作信号读取部分，而用其他材料制作像敏感部分。探测器可以与 --.直接耦合，即
探测器电流直接注入存储势阱。 --.和探测器阵列一起被设置在焦平面上，并置于杜瓦瓶
内。由于 --.信号处理能力有限，所以直接耦合式适用于光敏二极管和掺杂半导体等偏
置电流小的探测器，以及要求积分时间短的扫描系统。
另一种耦合模式是间接的。红外辐射并不直接变换为信号电荷，而是用来控制注入
--.读出沟道的电荷量，其电势由照度控制，这样流人 --.的电荷量便和照度大小成一定
比例关系。
采用 --.的混合式红外像感器常采用并行扫描和串行扫描。并行扫描模式中，红外探测器感应的电荷并行打入 --.，然后在 --.中串行输出。串行扫描模式是用几个像元（或一个像元）扫描一个场。这种方法均匀性较好 )但灵敏度低。（,）单片式红外图像传感器这是一种感光部分和读取部分集成在一块芯片上的像感器。目前，发展快的是窄禁带半导体型（本征焦平面阵列）和硅肖特基势垒型。
窄禁带（本征窄带）半导体的吸收限制在红外波谱范围内。把红外探测器阵列和 --.
多路传输集成在同一块窄禁带半导体衬底上，便得到窄禁带半导体红外像感器件。用于制
造这类像感器的材料要求合适的介电常数；寿命长；衬底掺杂浓度低。常用材料是 /012和
34-567。
硅肖特基势垒型是利用硅上面直接淀积金属而制成肖特基势垒（由于金属与半导体的 •,98•
功函数不同，当它们接触时，电荷发生重新分布，形成空间电荷区，使半导体的能带弯曲。在出现阻挡层时，能带弯曲形成表面势垒，称为肖特基势垒）。当红外辐射作用于金属电极表面时，被金属吸收并产生“热”电子，其中能量超过金属— ——硅势垒高度的，便注入硅表面，中和耗尽层内的离化粒子。这个过程使耗尽层缩小并使肖特基势垒降低，降低的量正比于光信号强度。在帧周期结束时，单元恢复到起始耗尽电平。这个复位电流便提供图像视频信号。通过 "读出，也可以用电子束选址读出。
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飞机检测与维修实用手册 4(82)
