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红外传感器的种类、工作原理及其应用前景

90 出版自 admin 2019年03月22日

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宇宙间的任何物体只要其温度超过零度就能产生红外辐射,事实上同可见光一样,其辐射能够进行折射和反射,这样便产生了红外技术,利用红外传感器因其独有的优越性而得到广泛的重视,并在军事和民用领域得到了广泛的应用。军事上,红外探测用于制导、火控跟踪、警戒、目标侦查、武器热瞄准器、舰船导航等;在民用领域,广泛应用与工业设备监控、安全监视、救灾、遥感、交通管理以及医学诊断技术等。

 

 

 

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。

 

红外传感器的应用及前景

红外传感器的应用主要体现在以下几个方面:

1、红外辐射计:用于辐射和光谱辐射测量。

2、搜索和跟踪系统:用于搜索和跟踪红外目标,确定其空间位置并对其运动进行跟踪。

3、热成像系统:能形成整个目标的红外辐射分布图像。

4、红外测距系统:实现物体间距离的测量。(利用的是红外线传播时的不扩散原理,因为红外线在穿越其它物质时折射率很小,所以长距离的测距仪都会考虑红外线)

5、通讯系统:红外线通信作为无线通信的一种方式。

6、混合系统:是指以上各类系统中的两个活多个组合。

红外传感器应用可以用于非接触式的温度测量,气体成分分析,无损探伤,热像检测,红外遥感以及军事目标的侦察、搜索、跟踪和通信等。红外传感器的应用前景随着现代科学技术的发展,将会更加广阔。在将来的发展中,主要在红外传感器的性能和灵敏度将会二较大的提高。

 

红外传感器发展趋势主要有:

1、智能化:目前的红外传感器主要结合外围设备来使用,而智能传感器内置微处理器,能够实现传感器与控制单元的双向通信,具有小型化、数字通信、维护简单等优点,能够单独作为一个模块独立工作。

2、微型化:传感器微型化一个必然趋势。现在应用中,由于红外传感器的体积问题,导致其使用程度远不如热电隅来的好。所以红外传感器微型化便携与否对其发展前途的影响是不可忽略的。

3、高灵敏度及高性能:在医学上,人体体温测试方面,红外传感器因测量的快速性而得到了相当的应用,但局限于其准确度不高而没办法取代现有的体温测量方法。因此,红外传感器高灵敏度及高性是其未来发展的必然趋势。

 

虽然现阶段的红外传感器还有很多的不足,但红外传感器已经在现代化的生产实践中发挥着它的巨大作用,随着探测设备和其他部分的技术的提高,红外传感器能够拥有更多的性能和更好的灵敏度,也将有更广阔的应用范围。

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