PyroelektrikSensoren

PyroelektrikSensoren sind Infrarotdetektoren, die den pyroelektrischen Effekt ausnutzen. Wenn Radiationsstrahlung im mittleren bis fernen Infrarotbereich auf einen pyroelektrischen Kristall trifft, verursacht sie eine minimale Temperaturänderung. Änderungen der Temperatur bewirken eine Veränderung der Polarisation des Kristalls, was elektrische Signale erzeugt, die als Messwert genutzt werden. Die Sensoren arbeiten im Wesentlichen ohne Kühlung und liefern typischerweise eine Spannung oder eine Stromänderung proportional zur Änderungsrate der IR-Strahlung.

Aufbau und Betriebsweise: Die meisten PyroelektrikSensoren sind als ungekühlte Detektoren konzipiert. Häufig werden zwei gegenüberliegende Pyroelemente in einer Differenzausführung verwendet, um gemeinsame Störsignale (Hintergrundtemperatur, Beleuchtungsänderungen) zu eliminieren. Die empfangene IR-Strahlung wird oft durch eine Fresnel-Linse auf die Sensorelektrik fokussiert. Viele Systeme arbeiten mit modulierter Strahlung (z. B. durch Bewegungen im Raum oder einen mechanischen Chopper), da der pyroelectric Effekt nur auf Änderungen reagiert.

Anwendungsgebiete: PyroelektrikSensoren finden breite Anwendung in Bewegungsmeldern (PIR-Sensoren) für Sicherheits- und Gebäudetechnik. Sie kommen auch in der Infrarotspektroskopie, Gas- und Flammen detektion sowie in einigen FTIR- oder Spektrometriersystemen zum Einsatz, wo moduliertes IR-Signal gemessen wird.

Vorteile und Einschränkungen: Vorteile sind geringe Kosten, kompakte Bauformen und kein Kühlungssystem. Nachteile sind begrenzte Empfindlichkeit im Vergleich zu gekühlten Detektoren, Temperaturdrift und Empfindlichkeit gegenüber Hintergrundhitze. Die Signale sind typischerweise klein und erfordern geeignete Signalverarbeitung.

Typische Materialien: LiTaO3 (Lithium-Tantalat), LiNbO3 (Lithium-Niobat) und PVDF-basierte Sensoren gehören zu den verbreiteten PyroelektrikSensoren. Die relevanten Wellenlängenbereiche liegen im mittleren bis fernen Infrarot, je nach Material.