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红外传感器的应用及发展趋势

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2019-05-05 09:32:00【
  现如今,红外传感器技术已经非常成熟,而且已经融入到人们的日常生活中,发挥着巨大的作用。

在了解红外传感器之前,首先,我们应该了解一下,什么是红外线,或者叫红外光。

我们知道,光线也是一种辐射电磁波,以人类的经验而言,通常指的是肉眼可见的光波域是从400nm(紫光)到700nm(红光)可以被人类眼睛感觉得到的范围。

我们把红光之外、波长760nm1mm之间辐射叫做红外光,红外光是肉眼看不到的,但通过一些特殊光学设备,我们依然可以感受到。

红外线是一种人类肉眼看不见的光,所以,它具有光的一切光线的所有特性。但同时,红外线还有一种还具有非常显著的热效应。所有高于绝对零度即-273℃的物质都可以产生红外线。

因此,简单地说,红外线传感器是利用红外线为介质来进行数据处理的一种传感器。

红外传感器的种类

根据发出方式不同,红外传感器可分为主动式和被动式两种。

主动红外传感器的工作原理及特性

主动红外传感器的发射机发出一束经调制的红外光束,被红外接收机接收,从而形成一条红外光束组成的警戒线。当遇到树叶、雨、小动物、雪、沙尘、雾遮挡则不应报警,人或相当体积的物品遮挡将发生报警。

主动红外探测器技术主要采用一发一收,属于线形防范,现在已经从最初的但光束发展到多光束,而且还可以双发双受,最大限度的降低误报率,从而增强该产品的稳定性,可靠性。

由于红外线属于环境因素不相干性良好(对于环境中的声响、雷电、振动、各类人工光源及电磁干扰源,具有良好的不相干性)的探测介质;同时也是目标因素相干性好的产品(只有阻断红外射束的目标,才会触发报警),所以主动式红外传感器器将会得到进一步的推广和应用。

被动红外传感器器的工作原理及特性

被动红外传感器是靠探测人体发射的红外线来进行工作的。传感器器收集外界的红外辐射进而聚集到红外传感器上。红外传感器通常采用热释电元件,这种元件在接收了红外辐射温度发出变化时就会向外释放电荷,检测处理后产生报警。

这种传感器是以探测人体辐射为目标的。所以辐射敏感元件对波长为10μm左右的红外辐射必须非常敏感。为了对人体的红外辐射敏感,在它的辐射照面通常覆盖有特殊的滤光片,使环境的干扰受到明显的控制作用。

被动红外传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反,环境背景辐射对两个热释电元几乎具有相同的作用,使其产生释电效应相互抵消,于是探测器无信号输出。

一旦入侵人进入探测区域内,人体红外辐射通过部分镜而聚焦,从而被热释电元接收,但是两片热释电元接收到的热量不同,热释电也不同,不能抵消,经信号处理而报警。

红外传感器的应用

从目前应用的情况来看,红外传感器有如下几个优点:

1、环境适应性优于可见光,尤其是在夜间和恶劣天候下的工作能力;

2、隐蔽性好,一般都是被动接收目标的信号,比雷达和激光探测安全且保密性强,不易被干扰;

3、由于目标和背景之间的温差和发射率差形成的红外辐射特性进行探测,因而识别伪装目标的能力优于可见光;

4、与雷达系统相比,红外系统的体积小,重量轻,功耗低。

近年来,红外传感器的发展趋势主要体现在以下四个方面:

一是采用新型材料和处理技术,使得传感器的红外探测率提高,响应波长增大,响应时间缩短,像素灵敏度和像素密度更高,抗干扰性能提高,生产成本降低。如PyreosIrisys公司已推出薄膜和陶瓷混合的新型热释电敏感技术,使得敏感元件可以实现阵列化。

二是传感器的大型化和多功能化。随着微电子技术的发展和传感器的应用领域的不断扩大,红外传感器正从小型、单一功能,向大型化、多功能化方向发展。

如国外所研制的大型红外传感器(16×1664×64像素)除可进行温度场测量外,还可获得先进的、小型红外传感器所不具有的人体探测功能(即可精确定位个人在空间中的位置,即使人不活动,也可识别出)或大型区域的安全监视等功能,十分适宜于家庭自动化、医疗保健、安全防护等场合的应用。

此外,新型多光谱传感器的研制,也大大改善了红外成像阵列的功能性。

三是传感器的智能化。新型的智能红外传感器通常内置多个微处理器,具备傅里叶变换、小波变换等先进数字信号处理或补偿功能,自诊断功能,双向数字通信等功能,使得传感器的稳定性、可靠性、信噪比、便利性等性能大大提高。

四是传感器的进一步微型化、集成化。采用片上集成技术(包括盲元替代、非均匀性校正、部分图像处理功能等)和其它新的器件结构及新的制造工艺技术,在MEMS(微机电系统),甚至基于纳米科技的NEMS(纳机电系统)推动下,红外传感器尺寸大为缩小,功耗大大降低,集成度显著提高。

由于红外传感器的优越性能,许多主流仪表研究单位和生产制造商对它的研发投入也越来越高。

此文关键字:红外传感器
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