Les Détecteurs de présence

Historique : 

1800 : Découverte d'un rayonnement thermique en dehors du spectre de la lumière visible par Sir William HERCHEL. (Il a notamment prouvé que ces rayonnements obéissent aux mêmes lois que la lumière visible. 

1830 : Naissance des premiers détecteurs infrarouges (basé sur le principe des thermopiles)

1880 : Apparition des matériaux photorésistants, i.e. matériau dont la résistance électrique varie en fonction de la température. >> Augmentation de la sensibilité des détections.

1870 à 1920 : Apparition des premiers détecteurs quantiques. ( photoconducteurs, photovoltaïque... )

1930 à 1944 : Apparition des détecteurs de sulfure de plomb ( PbS). Sensiblilité : 1.5 à 3 micromètre.

1940 à 1950 : Apparition des détecteurs à l"Antimoniure d'Indium (InSb). >> détectent l'IR moyen.

1960 : Détecteurs de Tellurure, Cadmium Mercure (Te Cd Hg). Sensibilité : 8 à 14 micrometre. >> ces détecteurs ont notamment besoin d'un bon systeme de refroidissement pour pouvir fonctionner.

1970 à 1990 : Développement des caméras thermiques.

1990 à nos jours : Amélioration de ces caméras infrarouges... 

Les détecteurs de rayonnements : 

Les rayonnements infrarouges sont situés en dehors du spectre visible, aussi pour pouvoir les observer, il est nécessaire de mettre au point un dispositif spécial : c'est le détecteur de présence. 
Un détecteur de rayonnement transforme un signal optique incident dépendant de l'espace et du temps ( ex : flux, eclairement, lumière...) en un signal électrique. 

Schéma electrique (photo que tu as pris, Dim)

i, l'intendité depend du flux F et de la tension v
v, la tension, dépend du flux F et de l'intensité i

>> di = (di/dF).dF + (di/dv).dv
>> dv = (dv/dF).dF + (dv/di).di

on pose Si, Sv et Z tel que : 

>> di = Si.dF + (1/Z).dv
>> dv = Sv.dF + Z.di

Avec Z, l'impédence, défini par dv/di. 

Si et Sv sont respectivement la sensibilité du flux optique F en intensité et en tension. Sv en volt/watt, Si en Ampere/watt. 

Détecteurs thermiques : 

Définitions : 
Récepteur qui transforme le flux lumineux en chaleur par absorption. 
Sensiblité :  
Notion de thermo : dU = C dT >> dU/dt = C dT/dt

Ws = énergie due au signal => absorption du flux lumineux. 
Ws= epsilon F = F car epsilon ( coefficient d'absorption) tres voisin de 1

Wa : énergie due à la température ambiante 
Ici, on assimile l'atmosphère à un corps noir, et en appliquant la loi de Stefan, on a l'énergie Wa proportionnel à sigma*T^4 
>> Wa = A * sigma * Ta^4 avec sigma constante de Stefan

Wd = énergie rayonnée par le détecteur, idem, proportionnel à sigma * T^4 = A*sigma*T

D'où finalement, on a C dT/dt = F - A*sigma(T^4 - Ta^4)

On simplifie en supposant que DeltaT=T-Ta << Ta
D'où : T^4-Ta^4 = (T²-Ta²)(T²+Ta²)=(T-Ta)(T+Ta)(T²+Ta²) = (T-Ta)(T^3 + TaT² + Ta²T + Ta^3) ce qui est à peu pres égal à 4*DeltaT * T^3

On a donc C dT/dt = F - A*sigma*4*DeltaT * T^3

A l'equilibre Thermodynamique, on a C.dT/dt = 0 

Donc F = A*sigma*4*DeltaT * T^3

Sensibilité du capteur : S = DeltaT / F = 1/ (4*A*sigma*T^3) = 1/K avec K conductance thermique du détecteur.

Les différents types : 

- Les bolomètres : 
Détecteurs thermiques basé sur la mesure de la variation de la conductivité du matériau en fonction de sa temptérature.

- Les détecteurs pyroélectriques :
Détecteur constitué de plusieurs lames cristallines. Lors d'un échauffement, il apparait des charges électriques  surfaciques. (en gros c'est un condensateur)

- Les thermopiles :
Détecteurs qui utilisent la force électromotrice produite par les thermocouples. 

- Les détecteurs pneumatiques :
Le signal qu'on recupère est donné par la mesure de la variation de pression d'une masse de gaz. (détecteur qui utilise la thermodynamique > compression, dillatation d'un gaz)

Détecteurs quantiques :

Définitions : 
Le signal recupéré est la mesure de l'exitation du rayonnement sur le capteur. (pas encore tout compris, je vais relire ca)

Les différents types :

- Détecteurs photoémissifs :
On mesure le nombre d'électron arraché à un solide par les effets du faisceau incident (et aussi par une polarisation statique).

- Détecteurs photovoltaïques :
Détecteur dans lesquels le flux de photons incident crée une modification de la barrière de potentiel d'une jonction à l'interieur d'un semi conducteur inhomogène (rien capté là...)