Pyroelectricdetektilaitteet

Pyroelectricdetektilaitteet ovat lämpöinfrapunasäteilyä havaitsevia antureita, jotka perustuvat pyroelektriseen ilmiöön. Ne mittaavat muutoksia infrapunasäteilyn aiheuttamassa lämpötilamuutoksessa ja tuottavat sähköisen vasteen, joka on käytännössä verrannollinen lämpötilan muutoksen nopeuteen. Tämän vuoksi pyroelectricdetektorit ovat erityisesti hyödyllisiä muutos- tai liikkeisiin perustuvissa infrapunahavaitsemisjärjestelmissä.

Toimintaperiaate perustuu pyroelektriseen materiaaliin, kuten LiTaO3, LiNbO3, PZT-keramika tai PVDF-levy. Kun materiaaliin kohdistuu muutosta infrapunasäteilyn määrässä, sen polarisaatio muuttuu ja syntyy sähkövarausta. Pyroelektrinen vaste on siis arvoltaan riippuvainen lämpötilan muutoksen nopeudesta, mikä tekee detektoreista hyvin herkkiä moduloidulle tai liikkuvalle infrapunasäteilylle. Usein signaali vaatii esivahvistusta ja detektori asennetaan lämpöeristettyyn koteloon, jossa on infrapunaa absorboiva pinta sekä mahdollinen kaksoisreferenssi tai lämpötilan tasaus.

Materiaalien valinnalla on vaikutusta herkkyyteen, taustahäiriöihin ja taajuusvasteeseen. Yleisiä pyroelectricdetektorien sovelluksia ovat PIR-liikkeenseurantajärjestelmät, infrapuna-spektroskopiatyökalut, palovaaran ja kaasuhälytysten havaitus sekä vähärahojen lämpökartoitus. Vielä viidenkymmenen vuoden kehityksen jälkeenkin nämä detektorit tarjoavat edullisen ja jäähdyttämättömän vaihtoehdon laajoille infrapuna-alueille, mutta ne vaativat modulaatiota tai liiketunnistusta signaalin erottamiseen taustasta ja voivat olla alttiita ympäristön lämpötilan vaihteluille.

Tulevaisuudessa pyroelectricdetektilaitteiden suorituskyky paranee integroidulla elektroniikalla ja uusilla materiaaleilla, mikä voi laajentaa niiden käyttöä erityisesti pienikokoisissa ja kustannustehokkaissa lämpötilan ja kaasujen havaitsemisessa.