JPS6031027A - 焦電性検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、雰囲気温度が変化したる場合に発生するドリ
フト出力信号レベルを抑制する事を目的としだ焦電性検
出器に関するものである。

従来から、直接ウィンドを貫通して来たエネルギーを感
受する電極面積Ｓｓと、直接のエネルギーを受けない補
償用電極面積Ｓｃが、理想的には等しくなければならな
いと考えられていた。

例えば、Ｕｎｉｔｅｄ　５ｔａｔｅｓ　Ｐａｔｅｎｔ　
Ｏｆｆ、ｉｃｅ、ＰａｔｅｎｔｅｄＪｕｌｙ　１．１９
６９．Ｎｏ、３．４５３゜４３２等に見られる如く、電
極の構造（形状）を問わず、それ等の二つの電極面積は
等しいのが理想と考えられた。

然し乍ら本発明では、補償用電極面積Ｓｃを感受用電極
面積Ｓｓと等しくする事なく、小さくする点が特徴であ
る。

以下、その詳細を図を追い乍ら記述する。

焦電性検出器の代表的なる一例として、頭部にウィンド
１１を備えたカン１２の内部に、一対の補償用電極１３
−１．１３−２と感受用電極１４−１．１４−２を設け
た焦電性の薄い素体１５をヘソグー１６から浮かせたる
状態に配置付けたものを縦断面図で電気的なる結線など
はは割愛して、第１図にした。

本発明で最も重要なる点は、焦電性の例えばセラミック
或いは、高分子系の樹脂などからなる薄い素体１５の支
持具１７と電極との相対的な位置関係である。

理想的には、焦電性検出器の周囲温度にドリフトが生じ
て６１度、変化した場合に、補償用電極から発生ずる焦
電性起電力と感受用電極から発するそれが逆極性を有し
、大きさが等しければ第２図に示す如く、それ等の電極
を電気的に接に接続すると温度ドリフトによる出力信号
を発生しない筈である事が知られている。

その目的を達成する為に従来は、単に補償用電極と感受
用電極の面積Ｓｃ、Ｓｓを等しくした。

然しなから現実に周囲温度が△Ｔ度変化した場合、焦電
性の薄い素体が受ける熱エネルギーは、その周辺のカン
並びにヘッダー等から受ける輻射熱とへソダー１６」二
に搭載された支持具１７或いは、ヘッダーに植立された
端子を支持具として併用した部分から伝導される熱であ
る。

これ等の熱が如何様にして、焦電性の薄い素体に影響す
るかを、その行程を解析すると、先ず検出器が周囲の温
度Ｔ度と熱的に平衡を保っていた時点を発生点とし、周
囲温度が△ＴＴ度ラス方向に変化した場合、検出器の外
周をとりまくカン１２並びにヘッダー１６が、初期の温
度ＴからＴ＋へ丁度変化した温度に近づく。

−力変化した温度△Ｔに接近しつつカン並びにヘッダー
から内部に装填されている焦電性の薄い素子体１５に熱
が、輻射並びに伝導によって供給される。

特に大切なる現象は、この時点で発生ずる。

輻射熱に就いても度外視する事は、最適ではないまでも
、特に伝導熱に対しては補償用電極の外部等、換言すれ
ば感受用電極と熱的にその影響が等しくない位置に配置
付けられた支持具１７から焦電性の薄い素体に与えられ
る伝導熱は、素体全面に均一に達するまでには時間を要
し、その過程に於いて、補償用電極面積を補償用と感受
用を同一とする従来の方法では、雰囲気温度の変化に伴
う出力信号を発生ずる欠陥がある。

具体的なる一例として、素体１５の外周部３１が支持具
によって、支持された場合について考える。

雰囲気温度かへ丁度変化したる後、ｔｌなる時間が経過
した時点で焦電性の薄い素体は、その位置に関係した温
度分布となる。

その傾向は、第３図ａで一部切除の平面図中ＣＣ矢印を
結ぶ線上において、同図すの如くり）周部は、中央部よ
り急峻に昇温する。

これに比例して、焦電現象によって発生される微小面積
・微小時間当りの起電力（１／ｄＳ・ｄｗ／ｄ　ｔ）ｔ
　１外周部分が、中央の感受用電極が配置付けられてい
る部分よりも大きい。

時間が更に経過して、ｔ２．ｔ３を経て充分なる時間ｔ
ｏｏになると、素体の外周部と中央部との温度差はなく
なり、熱的に平衡を保つことになる。

その時点では、焦電による起電力も概ね零になる。

温度変化を対象としたこの解析は、補償用電極並びに感
受用電極と並列に配置付けられたゲート抵抗のＲＧ値１
０７〜１０１３Ωに関係し、比較的その値が大きい場合
は、長い時間を対象として、その時間帯内に発生する補
償用電極部分（近い外周部分）と、感受用電極部分（中
央部分）の微小面積当りの起電力の比の逆数倍の電極面
積の比とするならば、検出器をとりまく媒体の温度変化
に対する補償が最適なる条件でなされる。

現実には、感受用電極と補償用電極に対して熱的にバラ
ンスが取られる状態に焦電性の素体を支持する事は、ウ
ィンドを通して達した所定の信号エネルギーを支持具か
らヘッダーに流失する為に、困難である。

この結果、目的とする温度補償を司る為の電極面積Ｓｃ
は、急峻なる温度変化を受け易い外周側に配置付けられ
ている中央部分よりも、微小面積当り所定の微小時間に
発生ずる起電力が大きいので、感受用電極面積Ｓｓより
も小さい点で最適の温度補償が出来る。

更に換言すると、上の条件において補償電極部分と感受
用電極部のそれぞれの平均的起電力をＷｃ、Ｗｓとする
と、温度補償の条件は、Ｗｃ−３ｓ＝Ｗｓ−３ｃである
。

この条件の下に、それぞれの電極の面積について述べる
と、常に補償用電極か感受用電極より小さくなくてはな
らない。

すなわち、焦電性検出器をとりまく雰囲気の温度変化の
行程が、常に温度補償用電極の側から中央部の感受電極
の方向に流る為に、微小単位時間内に所定の面積で発生
ずる起電力が大きいので、補償用電極面積は、感受用電
極のそれより小さくならなければならない。

以上は、温度変化を所定の温度Ｔから△Ｔ度上昇する事
を前提として記述したが、下降する場合に於いては、起
電力の極性が負方向となり原理的には、変わるものでな
い。

具体的なる例として、焦電性の薄い材料としてＰｂ　（
Ｚｒ＋Ｔｉ）Ｏｓ系のセラミックを４ｍｍ角で５０μの
厚さに研磨加工したものに、金属の電極を真空蒸着法に
よって作成した。

電極の構成に関しては、第４図にその代表的なる例を示
しているが、中央部分に円型或いは、多角型などの感受
用電極４１をそれぞれ配置付け、その補償用電極４２の
面積は、感受用電極面積の９９％〜５０％の範囲とした
。

この範囲内の最適値は、素体の厚さ、支持具の構成、検
出器の応答周波数特性などによって決定される。

実験では９０％に設定し、その外周部分を支持具によっ
て支える構成とした。

素材と支持具との接触面４０は、感受用電極４１から出
来る丈は離れた位置に配置付ける様に設計した。

Ｔｏ−５型のカンの天井部に所定のアパチャーを設けそ
の部分にウィンドフィルターを接合し、ヘングー上には
、ＦＥＴと高抵抗と支持具を配置付け、所定の電極が装
着された素体をヘッダーの上にマウンテングし所定の電
気的結線を行った後、前述のカンを覆せ乾燥された不活
性ガス中でシーリング処理をして、試料とした。

斯くして、得られた試料を防犯用の侵入者検出器に搭載
して、自然状態で発生され得ると考えられる温度勾配０
．２°Ｃ／分の雰囲気中に晒した所、誤報を発すること
は全くなかった。

上述した焦電性検出器は、温度ドリフトに対して誤報が
なく、信頼性の高い為非常に法分野での利用が見込め、
工業的なる価値がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の焦電性検出器の縦断面図である。 数層１１は、ウィンド、１２は、カン、１３　゛−Ｌ１
３−−２は、一対の補償用電極、１４−１．１４−２は
、一対の感受用電極、１５は焦電性の薄い素体、１６は
、ヘッダー、１７は、支持具５１８は、ＦＥＴ、１９は
、ゲート抵抗。 第２図は、電気的なる結線の状態を示す。 第３図ａ、ｂ、ｃは、素体の位置とその温度分布並びに
起電力を、数層３１は、支持部分をそれぞれ示した。 第４図は、焦電性の素体の電極の構成の若干例を示すも
のである。 数層４０は、被支持部、４１は、感受用電極。 ４２は、補償用電極をそれぞれ示す。 第１図　第３図 第２図　ｂ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 焦電性の薄い素体の支持部分が補償用電極の外部に設け
   られ、感受用電極面積Ｓｓよりも補償用電極面積Ｓｃが
   、小さい事を特徴とする焦電性検出器。