HEFEI UNIVERSITY
项目名称： 红外线传感器的发展及应用
作者姓名：
班 级： 1
指导教师： 李
完成时间： 2015年6月6日星期六
电烤箱温度控制系统
一、简介
红外线传感器是利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外线又称红外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。任何物质，只要它本身具有一定的温度（高于绝对零度），都能辐射红外线。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏度高，反应快等优点。
红外线传感器包括光学系统
、检测元件和转换电路。光学系统按结构不同可分为透射式和反射式两类。检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和光电检测元件。热敏元件应用最多的是热敏电阻。热敏电阻受到红外线辐射时温度升高，电阻发生变化（这种变化可能是变大也可能是变小，因为热敏电阻可分为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻），通过转换电路变成电信号输出。光电检测元件常用的是光敏元件，通常由硫化铅、硒化铅、砷化铟、砷化锑、碲镉汞三元合金
、锗及硅掺杂等材料制成。 红外线传感器常用于无接触温度测量，气体成分分析和无损探伤，在医学、军事、空间技术和环境工程等领域得到广泛应用。例如采用红外线传感器远距离测量人体表面温度的热像图，可以发现温度异常的部位，及时对疾病进行诊断（见热像仪）；利用人造卫星上的红外线传感器对地球云层进行监视，可实现大范围的天气预报；采用红外线传感器可检测飞机上正在运行的发动机的过热情况等。
二、红外传感器的应用
红外线传感器常用于无接触温度测量，气体成分分析和无损探伤，在医学、军事、空间技术和环境工程等领域得到广泛应用。
1、在医学上的应用：
采用红外线传感器远距离测量人体表面温度的热像图。
应用电路：人体焦耳式体温感测
焦耳式体温传感器，由于静电效应输出阻抗很高，因此基板之一侧连接一FET 作为阻抗匹配的电压随耦器，工作时需加直流于D极和S极。当人体接近感知器时，在源极(S)端感应一脉冲信号，送至运算放大器做一正向放大 器。调整VR1MΩ，可改变输出的放大倍数。可以发现温度异常的部位，及时对疾病进行诊断；
2 、在空间技术上的应用：
超市手推车利用人造卫星上的红外线传感器对地球云层进行监视，可实现大范围的天气预报；采用红外线传感器可检测飞机上正在运行的发动机 的过热情况等。
3 、在军事上的应用：陶瓷添加剂 t型槽铣刀
遥感的用途大致有：首先是对目标国家和地区的资源状况的监视。通过有效地监视资源及其变化，可以帮助确定战略的目标。其次，监视对方军事部署和大规模的军事移动。许多军事部署的位置信息可以通过高精度的卫星遥感获得，大规模的军事移动也容易在遥感器上留下痕迹，这些都对于对应国家采取相应的措施提供了快速而有效的信息。其次，在具体的作战当中，遥感可以帮助分析局部的地形、资源状况，从而帮助己方进行战术行动的方案判断。微波遥感用在大气的各项数据的测量上，在海洋学、油污探测、融雪测定等方面都有应用。
例如：红外传感器----夜视仪
乙酰丙酮铱 产品型号：SSK/NW-1000mP / SSK/NW-2000mP / SSK/NW-3000mP
远距离激光联动变角预置位夜视仪，采用大功率变角红外激光光源，配合专用摄像系统；用于昼夜全天候24小时监控。该系统克服了微光系统无法在零光照（即全黑状态条件）下成像的缺点，弥补了变角激光夜视仪操作复杂的不足，实现了真正意义上的一键式联动功能，即夜间镜头视角变化时激光角度会随之自动跟随变化，操作简便，且支持手动微调校正功能，实用性和人性化更为突出，体现了科技服务于人的设计理念。SSK-NW系列近距离激光联动变角预置位夜视仪产品化程度高，无任何外加附属设备，集成性好体积小，安装调试方便，产品设计以系统集成商施工方便为出发点，激光方位调试外部预置，安装调试时无须打开护罩，而且调试方法操作简单，能有效降低夜间施工操作劳动强度。白天为彩图像，夜间为黑白图像，昼夜监控成像清晰，是同类产品中经过实际应用检测效果及质量俱佳的优秀高科技夜视产品，且属于公安部质量检测跟踪免检产品。具备守望等待时间倒计时显，整体采用抗风结构设计，云台由蜗轮蜗杆传动，力矩大，断电具有一定的自锁能力，全天候环境设计，IP66防护等级，重复精度高。
产品参数：
夜视距离：1000-1500米、2000-2500米、3000-3500米
激光工作波长：811nm/915nm/940nm/1015nm/1024nm
波长温度系数：0.2~0.3nm/℃
钢结硬质合金
激光角度：1.2°~45°可变（激光与摄像系统镜头联动变角），激光联动功能具备累积误差清零功能
可见，传感器在科学技术领域、工农业生产以及日常生活中发挥着越来越重要的作用。人类社会对传感器提出的越来越高的要求是传感器技术发展的强大动力。而现代科学技术突飞猛进则提供了坚强的后盾。二十一世纪，人们一方面通过提高与改善传感器的技术性能；一方面通过寻新原理、新材料、新工艺及新功能来改善传感器性能，制造出更多的传感器．而红外线传感器作为其中的一部分也必将得到更大的发展
二、红外传感器的发展
近年来，红外传感器正向着微型化、高精度、高可靠性、低功耗、智能化、数字化发展。这不仅促进了传统产业的改造，而且可导致建立新型工业，是21世纪新的经济增长点。红外探测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，红外遥测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，其发展趋势如下：
1、向高可靠性发展：
红外传感器的可靠性直接影响到电子设备的抗干扰等性能，研制高可靠性的红外传感器将是永久性的方向。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。
2、向微功耗及无源化发展：
红外传感器一般都是非电量向电量的转化，工作时离不开电源，在野外现场或远离电网的地方，往往是用电池供电或用太阳能等供电，开发微功耗的传感器及无源传感器是必然的
发展方向，这样既可以节省能源又可以提高系统寿命。目前，低功耗损的芯片发展很快，如T12702运算放大器，静态功耗只有1.5µA，而工作电压只需2～5V。
3、向智能化、数字化发展：
随着现代化的发展，红外传感器的功能已突破传统的功能，其输出不再是一个单一的模拟信号（如0～10mV），而是经过微电脑处理好后的数字信号，有的甚至带有控制功能，这就是所说的数字传感器。目前的红外传感器主要结合外围设备来使用，而内置微处理器，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。维护简单等各种优点，使其能够单独作为一个模块独立工作。
4、向微型化发展：
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。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。根据上述要求，红外传感器会随着微电子技术的发展和传感器的应用领域的不断扩大。从单一元件、单一功能向集成化、多功能化方向发展。另外，由于双及多探测器具有较好的抗干扰能力，能获得精确可靠的目标信息，今后这种探测器可能会更加引起人们的关注。
此外红外传感器还趋向于对原有探测器的改进、 制作材料的开发、以及向红外焦平面阵列的高密度方面的发展。我们相信，红外传感器的发展前景会更加广阔，越来越多类型的红外传感器将在科学发展中大展身手。
参考文献:
[1] 王义玉 叶文 王彬 编. 红外探测器兵器工业出版社2005
[2]刘迎春.传感器原理、设计与应用.长沙：国防科技大学出版社.1992.
[3]刘君华.智能传感器系统.西安电子科技大学出版社.1999.
[4]周生国.机械工程测试技术.北京.北京理工大学出版社.1993.
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