10.2紅外傳感器10.2.1工作原理

紅外輻射俗稱紅外線，它是一種不可見光，由于是位于可見光中紅色光以外的光線，故稱紅外線。它的波長范圍大致在0.76～1000μm。工程上又把紅外線所占據的波段分為四部分，即近紅外、中紅外、遠紅外和極遠紅外。紅外區通常分為近紅外0.73~1.5um、中紅外1.5~10um和遠紅外10um以上，300um以上的區域又稱為“亞毫米波”紅外傳感器(最全的)電磁波譜圖紅外傳感器(最全的)紅外輻射紅外輻射本質上是一種熱輻射。任何物體，只要它的溫度高于絕對零度（－273℃），就會向外部空間以紅外線的方式輻射能量，一個物體向外輻射的能量大部分是通過紅外線輻射這種形式來實現的。物體的溫度越高，輻射出來的紅外線越多，輻射的能量就越強。另一方面，紅外線被物體吸收后可以轉化成熱能。紅外線作為電磁波的一種形式，紅外輻射和所有的電磁波一樣，是以波的形式在空間直線傳播的，具有電磁波的一般特性，如反射、折射、散射、干涉和吸收等。紅外線在真空中傳播的速度等于波的頻率與波長的乘積。紅外傳感器(最全的)

16.1紅外探測器紅外傳感器一般由光學系統、探測器、信號調理電路及顯示單元等組成。紅外探測器是紅外傳感器的核心。紅外探測器是利用紅外輻射與物質相互作用所呈現的物理效應來探測紅外輻射的。紅外探測器的種類很多，按探測機理的不同，分為熱探測器和光子探測器兩大類。紅外傳感器(最全的)按應用可分為：

紅外輻射測量熱成像遙感技術紅外搜索、跟蹤目標、確定位置通訊、測距等。兩部分組成：

1）紅外輻射源

有紅外輻射的物體就可以視為紅外輻射源

2）紅外探測器能將紅外輻射能轉換為電能的熱敏和光敏器件。16.1紅外傳感器紅外傳感器(最全的)16.1.2紅外輻射探測器主要有兩大類型：

熱探測器和光子探測器。

1）熱探測器（熱電型）有：熱釋電、熱敏電阻、熱電偶等；2）光子探測器（量子型），利用某些半導體材料在紅外輻射的照射下產生光電子效應，材料電學性質發生變化；有:光敏電阻、光電管、光電池等。量子型光子探測器與光電傳感器原理相同，本節主要介紹熱電型紅外探測器。

紅外傳感器(最全的)

1.熱探測器熱探測器的工作機理是：利用紅外輻射的熱效應，探測器的敏感元件吸收輻射能后引起溫度升高，進而使某些有關物理參數發生相應變化，通過測量物理參數的變化來確定探測器所吸收的紅外輻射。特點：熱探測器主要優點是響應波段寬，響應范圍可擴展到整個紅外區域，可以在常溫下工作，使用方便，應用相當廣泛。但與光子探測器相比，熱探測器的探測率比光子探測器的峰值探測率低，響應時間長。紅外傳感器(最全的)

熱探測器主要有四類：熱釋電型、熱敏電阻型、熱電阻型和氣體型。其中，熱釋電型探測器在熱探測器中探測率最高，頻率響應最寬，所以這種探測器倍受重視，發展很快。這里我們主要介紹熱釋電型探測器。紅外傳感器(最全的)“鐵電體”的極化強度（單位面積上的電荷）與溫度有關。當紅外輻射照射到已經極化的鐵電體薄片表面上時引起薄片溫度升高，使其極化強度降低，表面電荷減少，這相當于釋放一部分電荷，所以叫做熱釋電型傳感器。如果紅外輻射繼續照射，使鐵電薄片的溫度升高到新的平衡值，表面電荷也就達到新的平衡濃度，不再釋放電荷，也就不再有輸出信號。如果將負載電阻與鐵電體薄片相連，則負載電阻上便產生一個電信號輸出。輸出信號的強弱取決于薄片溫度變化的快慢，從而反映出入射的紅外輻射的強弱，熱釋電型紅外傳感器的電壓響應率正比于入射光輻射率變化的速率。紅外傳感器(最全的)熱釋電傳感器工作原理

熱釋電晶片表面必須罩上一塊由一組平行的棱柱型透鏡所組成菲涅爾透鏡，每一透鏡單元都只有一個不大的視場角，當人體在透鏡的監視視野范圍中運動時，順次地進入第一、第二單元透鏡的視場，晶片上的兩個反向串聯的熱釋電單元將輸出一串交變脈沖信號。當然，如果人體靜止不動地站在熱釋電元件前面，它是“視而不見”的。紅外傳感器(最全的)2023/10/2111菲涅爾透鏡菲涅爾透鏡熱釋電晶片紅外傳感器(最全的)2023/10/2112菲涅爾透鏡外形

傳感器不加菲涅爾透鏡時，其檢測距離小于2m，而加上該透鏡后，其檢測距離可增加3倍以上。紅外傳感器(最全的)2023/10/2113熱釋電套件紅外傳感器(最全的)2023/10/2114熱釋電報警器菲涅爾透鏡設定按鈕高分貝喇叭紅外傳感器(最全的)2023/10/2115熱釋電報警器（續）菲涅爾透鏡Φ5mm接插件紅外傳感器(最全的)2023/10/2116熱釋電報警器（續）

吸頂式熱釋電報警器紅外傳感器(最全的)案例3.熱釋電紅外線傳感器

熱釋電紅外線傳感器是80年代發展起來的一種新型高靈敏度探測元件。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉換成電壓信號輸出。同時，它還能鑒別出運動的生物與其它非生物。將這個電壓信號加以放大，便可驅動各種控制電路，如作電源開關控制、防盜防火報警、自動監測等。熱釋電紅外傳感器不僅適用于防盜報警場所，亦適于對人體傷害極為嚴重的高壓電及×射線、射線自動報警等。

熱釋電紅外傳感器的結構及內部電路用它制作的防盜報警器與目前市場上銷售的許多防盜報警器材相比，具有如下特點：●不需要用紅外線或電磁波等發射源?！耢`敏度高、控制范圍大。●隱蔽性好，可流動安裝。

紅外傳感器(最全的)可以用于以下各種實用電路中：1.“有電，危險”安全警示電路用于有電的場合，當有人進入這些場合時，通過發出語音和聲光提醒人們注意安全。2.自動門主要用于銀行、賓館。當有人來到時，大門自動打開，；人離開后又自動關閉。3.紅外線防盜報警器用于銀行、辦公樓、家庭等場合的防盜報警。4.高速公路車輛車流計數器

5.自動開、關的照明燈，人體接近自動開關等。

紅外傳感器(最全的)熱釋電傳感器應用

熱釋電傳感器用于自動亮燈，當然也可以用于防盜。如果人體靜止不動地站在熱釋電元件前面，它是“視而不見”的。熱釋電傳感器的感應范圍紅外傳感器(最全的)2023/10/2120熱釋電感應燈熱釋電傳感器紅外傳感器(最全的)2023/10/2121自動感應燈

（參考施特朗公司資料）紅外傳感器(最全的)熱釋電傳感器在智能空調中的應用

智能空調能檢測出屋內是否有人，微處理器據此自動調節空調的出風量，以達到節能的目的。

空調中，熱釋電傳感器的菲涅爾透鏡做成球形狀，從而能感受到屋內一定空間角范圍里是否有人，以及人是靜止著還是走動著。上下范圍左右范圍紅外傳感器(最全的)問題思考：自動門如何探測人的靠近？紅外傳感器(最全的)

2.光子探測器光子探測器的工作機理是：利用入射光輻射的光子流與探測器材料中的電子互相作用，從而改變電子的能量狀態，引起光子效應。根據光子效應制成的紅外探測器稱為光子探測器。通過光子探測器測量材料電子性質的變化，可以確定紅外輻射的強弱。紅外傳感器(最全的)光子探測器只要采用光電傳感器，分為光電管、光敏電阻、光敏晶體管、光電伏特元件等幾類。光子探測器的主要特點是靈敏度高，響應速度快，具有較高的響應頻率，但探測波段較窄，一般在低溫下工作。飛利浦新開發的光子探測器紅外傳感器(最全的)檢測技術第10章輻射與波式傳感器10.1紅外傳感器

以紅外線為測量介質的系統稱為紅外傳感系統，按照功能可以分成五類：（1）溫度計和輻射計，用于溫度、輻射和光譜測量；（2）搜索和跟蹤系統，用于搜索和跟蹤紅外目標，確定其空間位置并對它的運動進行跟蹤；（3）熱成像系統，可產生整個目標紅外輻射的分布圖像；（4）紅外測距和通信系統；（5）混合系統，由以上各類系統中的兩個或者多個組合而成。紅外傳感器(最全的)檢測技術第10章輻射與波式傳感器典型的紅外傳感系統（5）紅外探測器：它是紅外傳感系統的核心，利用紅外輻射與物質相互作用所呈現出來的物理效應探測紅外輻射，按照工作原理分為光敏探測器和熱敏探測器兩類。（6）探測器制冷器：由于某些探測器必須要在低溫下工作，所以相應的系統必須有制冷設備。經過制冷，探測器可以縮短響應時間，提高靈敏度。（7）信號處理系統：將探測的信號進行放大、濾波，并從中提取出有用的信息。然后將這些信息轉化為適當的格式，傳送到控制設備或者顯示器中。（8）顯示設備：它是紅外傳感系統的終端設備，常用的有示波器、顯像管、紅外感光材料、指示儀器和記錄儀等。紅外傳感器(最全的)

紅外傳感器的應用1.紅外測溫儀紅外測溫儀是利用熱輻射體在紅外波段的輻射通量來測量溫度的。當物體的溫度低于1000℃時，它向外輻射的不再是可見光而是紅外光了，可用紅外探測器檢測其溫度。紅外傳感器(最全的)圖中的光學系統是一個固定焦距的透視系統，濾光片一般采用只允許8~14um的紅外輻射能通過的材料。步進電機帶動調制盤轉動，將被測的紅外輻射調制成交變的紅外輻射射線。紅外探測器一般為熱釋電探測器，透鏡的焦點落在其光敏面上。被測目標的紅外通過透鏡聚焦在紅外探測器上，紅外探測器將紅外輻射變換為電信號輸出。紅外測溫儀電路比較復雜，包括前置放大器、選頻放大、溫度補償、線性化、發射率調節等。目前已經有一種帶單片機的智能紅外測溫儀，利用單片機與軟件的功能，大大簡化了硬件電路，提高了儀表的穩定性、可靠性和準確性。紅外傳感器(最全的)紅外線輻射溫度計

紅外輻射溫度計既可用于高溫測量，又可用于冰點以下的溫度測量，所以是輻射溫度計的發展趨勢。市售的紅外輻射溫度計的溫度范圍可以從-30℃~3000℃，中間分成若干個不同的規格，可根據需要選擇適合的型號。紅外傳感器(最全的)紅外傳感器的應用1.紅外測溫儀

紅外測溫是目前較先進的測溫方法，特點有：1.遠距離、非接觸測量，適應于高速、帶電、高溫、高壓；2.反映速度快，不需要達到熱平衡過程，反映時間在μs量級；3.靈敏度高，輻射能與溫度T成正比；4.準確度高，可達0.1℃內；5.應用范圍廣泛，0下～上千度。紅外傳感器(最全的)紅外線輻射溫度計外形

激光僅用于瞄準紅外傳感器(最全的)紅外線輻射溫度計外形

紅外線輻射溫度計用于食品溫度測量紅外傳感器(最全的)紅外線輻射溫度計

在非接觸體溫測量中的應用耳溫儀紅外傳感器(最全的)紅外線輻射溫度計用于人體額溫測量紅外傳感器(最全的)懸掛式自動掃描紅外人體溫度檢測儀紅外傳感器(最全的)

紅外線輻射溫度計在非接觸溫度測量中的應用集成IC溫度測量紅外傳感器(最全的)

紅外線輻射溫度計在非接觸溫度測量中的應用（續）利用紅色激光瞄準被測物（冷藏牛奶和面食）紅外傳感器(最全的)紅外線輻射溫度計在非接觸溫度測量中的應用（續）利用紅色激光瞄準被測物（電控柜、天花板內的布線層）溫度采集系統紅外傳感器(最全的)2.紅外線氣體分析儀紅外線氣體分析儀是根據氣體對紅外線具有選擇性的吸收的特性來對氣體成分進行分析的。不同氣體其吸收波段（吸收帶）不同，從圖中可以看出，CO氣體對波長為4.65μm附近的紅外線具有很強的吸收能力，CO2氣體則發生在2.78μm和4.26μm附近以及波長大于13μm的范圍對紅外線有較強的吸收能力。如分析CO氣體，則可以利用4.26μm附近的吸收波段進行分析。紅外傳感器(最全的)幾種氣體對紅外線的透射光譜紅外傳感器(最全的)傳感器原理及應用第12章輻射式傳感器12.1紅外線傳感器紅外傳感器(最全的)如CO氣體和CO2在4～5μm波段內紅外吸收光譜有部分重疊，則CO2的存在對分析CO氣體帶來影響，這種影響稱為干擾。為此在測量邊和參比邊各設置了一個封有干擾氣體的濾波氣室，它能將與CO2氣體對應的紅外線吸收波段的能量全部吸收，因此左右兩邊吸收氣室的紅外能量之差只與被測氣體（如CO）的濃度有關。

紅外傳感器(最全的)光源由鎳鉻絲通電加熱發出3~10um的紅外線，切光片將連續的紅外線調制成脈沖狀的紅外線，以便于紅外探測器檢測。測量氣室中通入被分析氣體，參與氣室中封入不吸收紅外線的氣體。測量時（如分析CO氣體的含量）,兩束紅外線經反射、切光后射入測量氣室和參比氣室。測量氣室中含有一定量的CO氣體,該氣體對4.65μm的紅外線有較強的吸收能力,而參比氣室中氣體不吸收紅外線,紅外探測器是薄膜電容型，氣室氣體，吸收了紅外輻射能量后，氣體溫度升高，導致室內壓力增大。射入兩個吸收氣室的紅外線光造成能量差異,使兩吸收室壓力不同.被測氣體的濃度愈大,兩束光強的差值也愈大,電容的變化也愈大.電容變化量反映了被分析氣體中被測氣體的濃度。濾波氣室:為了消除干擾氣體對測量結果的影響。該結構中還設置了濾波氣室。他是為了消除干擾氣體對測量結果的影響。所謂干擾氣體，就是指與被測氣體吸收紅外線波段有部分重疊的氣體。紅外傳感器(最全的)2023/10/21453、熱成像

熱成像元件

在中、長波紅外探測領域，現在多采用了碲鎘汞紅外光子探測器。

紅外傳感器(最全的)紅外傳感器的應用例2：紅外熱成像

紅外熱像儀將紅外輻射轉換成可見光進行顯示，利用物體自身的紅外輻射來攝取物體熱輻射圖像。它能通過快速掃描，精確的攝取反映被測物體溫差信息的熱圖像。紅外傳感器(最全的)紅外傳感器的應用熱像技術應用：溫度分布檢測、飛行器表面溫度檢測、無損探測、安全生產監控、夜間機場狀況檢測、海岸線檢測、臨床醫學、軍事等。防爆型紅外熱像儀用于探測地面和井下煤堆自燃溫度。礦用本質安全型紅外成像生命探測儀用于井下人員搜救、探測隱性火區分布、探測瞎炮位置分布、采煤機組與液壓支架實時工作狀態、探測井下各種開關、接頭、變壓器的事故隱患、各種電器及傳動設備的發熱狀態等。紅外傳感器(最全的)檢測技術第10章輻射與波式傳感器紅外熱像儀應用總線節點發熱檢測耐火材料設備檢測電腦主板發熱量分布瀝青鋪路溫度分布紅外傳感器(最全的)紅外熱像傳感器的紅外攝像功能不同的顏色和亮度代表不同的溫度

任何物體只要溫度高于絕對零度，內部原子就會作無規則運動，并不斷地輻射出熱紅外能量。紅外探測器可將物體輻射的紅外功率信號轉換成電信號，在計算機成像系統的顯示屏上，將得到與物體表面熱分布相對應的熱像圖。

紅外傳感器(最全的)紅外熱像傳感器的紅外攝像功能斷指狗手槍鉆的發熱部位紅外傳感器(最全的)傳感器原理及應用第12章輻射式傳感器12.1紅外線傳感器

12.1.3紅外傳感器應用紅外探測制導空空導彈紅外攝像紅外傳感器(最全的)12.1.3紅外傳感器應用熱釋電紅外可用于自動門、干手機、自動水龍頭等。下圖中自動門由熱釋電紅外傳感器檢測是否有人出入，由單穩態控制電機正轉或反轉。紅外傳感器(最全的)12.1.3紅外傳感器應用熱釋電紅外報警控制電路紅外傳感器(最全的)12.1.3紅外傳感器應用

紅外光束報警電路紅外傳感器(最全的)傳感器原理及應用紅外報警電路紅外傳感器(最全的)12.1.3紅外傳感器應用紅外測溫紅外報警紅外傳感器(最全的)傳感器原理及應用第12章輻射式傳感器12.1紅外線傳感器

12.1.3紅外傳感器應用實際尋跡小車傳感器安裝位置自動尋跡避障小車紅外傳感器(最全的)傳感器原理及應用第12章輻射式傳感器12.1紅外線傳感器

12.1.3紅外傳感器應用紅外遙控發射、接收電路紅外傳感器(最全的)2023/10/2159熱成像儀的使用

紅外傳感器(最全的)2023/10/2160熱成像儀的使用

紅外傳感器(最全的)2023/10/2161熱成像儀的使用

導線端子過熱熔斷器過熱紅外傳感器(最全的)2023/10/2162熱成像儀的使用

強電線路的過熱紅外成像和人眼觀察對比紅外傳感器(最全的)2023/10/2163熱成像儀的使用

紅外傳感器(最全的)2023/10/2164熱成像儀的使用

紅外傳感器(最全的)2023/10/2165熱成像儀的使用

紅外傳感器(最全的)2023/10/2166熱成像儀的使用

紅外傳感器(最全的)2023/10/2167熱成像儀的使用

紅外傳感器(最全的)2023/10/2168各種熱像變電站的熱像從熱像中可以判斷過熱位置紅外傳感器(最全的)2023/10/2169白天的圖像與熱像的對比

熱像紅外傳感器(最全的)2023/10/2170各種輸電設備的熱像輸電線接頭過熱紅外傳感器(最全的)2023/10/2171人的熱像

醫生紅外傳感器(最全的)2023/10/2172熱成像傳感器

熱成像儀能透過煙塵、云霧、小雨及樹叢等許多自然或人為的偽裝來看清目標。手持式及安裝于輕武器上的熱成像儀可以讓使用者看清800m或更遠的人體大小的目標。帶夜視儀的自動步槍

紅外傳感器(最全的)2023/10/2173配備熱成像傳感器的自動步槍紅外傳感器(最全的)2023/10/2174配備熱成像傳感器的自動步槍（續）紅外傳感器(最全的)2023/10/2175帶熱成像傳感器的自動步槍（續）紅外傳感器(最全的)2023/10/2176軍用熱成像傳感器的效果白亮處有一輛坦克紅外傳感器(最全的)2023/10/2177軍用熱成像傳感器的效果（續）白亮處有一輛坦克紅外傳感器(最全的)通過紅外傳感系統達到遙感的無人駕駛飛機軍事上的應用紅外傳感器(最全的)紅外遙感反衛星系統核心-----紅外傳感器對目標國家和地區的資源狀況的監視監視對方軍事部署和大規模的軍事移動可以幫助分析局部的地形、資源狀況，從而幫助己方進行戰術行動的方案判斷軍事上的應用紅外傳感器(最全的)第三代雙波段紅外傳感坦克軍事上的應用紅外傳感器(最全的)生活中的應用寶馬夜視紅外熱成像系統紅外傳感器(最全的)作為司機輔助系統的