红外线传感器

1、标题：红外传感器姓名：李洪文学院：电子信息工程专业：光电摘要：红外技术发展到现在，已经为大家所熟知，这种技术已经在现代科技国防和工农业等领域获得了广泛的应用。红外线传感器是利用物体产生红外辐射的特性， 实现自动检测的传感器。本文所介绍的红外探测器和无损探伤，是一种非常有应用潜力的 传感器。它能检测人或某些动物发射的红外线并转换成电信号输出。本文先介绍红外探测 器的原理，然后再描述其发展和应用前景。关键字： 红外辐射，红外探测器，无损探伤。AbStraCt :?The? In frared?TeCh no logy?develops?the?PreSe nt,?already?k new?Ver

2、y ?well?for?everybody,?this?ki nd?of?tech no logy?already?i n? doma in s?a nd?so?o n?mod ern? SCie nce?a nd?tech no logy, ?n ati on al?defe nse?a nd?in dustry?a nd?agriculture?has ?obta in ed?theWideSPread?applicatio n. The? in frared?Se nsor?has?the? in frared?radiati on? CharaCt eristic?US in g?th

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4、oduced?first?the?PyrOeIeC tric?Se nsor?the?Pri nciple,?the n? describes?the?PaSSiVe?form?pyroelectric? infra redse nsor?COrrelati on? special-purpose? in tegrated?CirCUit?PrOCeSS in gtech no logy ?agai n?as?well?as?the?improveme nt?measure?which?makes?i n? view?of?its?flaw.? Key?word: ?In frared?pro

5、be?head;?Pyroelectric?effect;?PaSSiVe?form;DeSCribethed evelopme ntan dapplicati on PrOSPeCt一：引言世界上的物体只要温度高于绝对零度（-273.15 ）就会产生热辐射现象，其实热辐射也 能差生折射反射等现象。这样便产生了红外传感技术，应用于军事、农业、生活、灾区、 防盗等等。红外仪器接受被测物体发出或者反射的红外线，从而掌握被测物体的位置。作 为红外技术的研究核心。二：红外线传感器的概述2.1 :红外线传感器定义：红外线又称红外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。工程上把红外线 占据的电磁波普

6、的位置分为：近红外，中红外，远红外，极远红外。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。2.2红外线传感器原理：利用物体产生红外辐射的特性，实现自动检测的传感器。2.3基本特点：1是一种不可见光。波长范围大致在 0.751000 m工程上又把红外线所占据的波 段分为四部分，即近红外、中红外、远红外和极远红外 2、具有反射、折射、散射、干涉、 吸收等特性，它在真空中也以光速传播，具有明显的波粒二相性。大气层对不同波长的红 外线存在不同的吸收带，红外线在通过大气层时，有三个波段透过率高，它们是22.6 m 35 m和814 m统称它们为“大气窗口”。这三个波段对红外探测

7、技术特别重要， 因此红外探测器（如遥感探测）一般都工作在这三个波段（大气窗口）之内。2.4红外辐射的性质：1. 金属对红外辐射衰减非常大，一般金属基本不能透过红外线。2. 气体对红外辐射也有不同程度的吸收。3. 介质不均匀、晶体材料的不纯洁、有杂质或悬浮小颗粒等都会引起对红外辐射的散 射。4. 实践证明，温度越低的物体辐射的红外线波长越长。由此在应用中根据需要有选择 的接受某一定范围的波长，就可以达到测量的目的2.5红外传感器的组成：1. 红外辐射源（有红外辐射的物体，只要温度高于绝对零度）2.红外探测器（能将红外辐射能转换为电能的光敏原件） 红外辐射的基本定律基尔霍夫定律：一个物体向周围辐射

8、能量的同时，也吸收周围物体的 辐射能，希尔霍夫定律指物体的辐射发射量Er和吸收率之比与物体的性质无关，总等于同一温度下绝对黑体的辐射能量。2.6红外传感器的工作原理：1. 待测目标。根据待测目标的红外特性可进行红外系统的设定。2. 大气衰减。由于发生散射和吸收。3. 光学接收器。接收红外辐射并传给红外传感器。4. 辐射调节器。提供目标方位信息，滤除干扰信号。5. 红外探测器。红外辐射与物质相互作用产生的物理效应探测红外辐射传感器。6. 探测器制冷。由于部分探测器只能在低温条件下进行。7. 信号处理系统。从信号中提取信息传到显示器。8. 显示设备。就是终端。I三：主要介绍三个红外传感器的应用3.

9、1红外探测器：无线红外探测器是采用国际最先进的数字处理技术开发而成的智能型双元式探测器， 它主要采用双元被动红外热释电传感器和特殊的光辑分析判断，带微电脑数字信号处理， 完善的温度补偿，独有的防误报算法，低功耗，性能稳定，抗干扰性强，是一种高性价比 的无线红外防盗探测器。 将探测器左边的电源开关打到下面，此时探测器电源接通，面壳上的报警指示灯点 亮约3秒，同时也发射出无线信号，报警3秒后探测器进入稳定程序，时间大约是50秒， 稳定时间到，开始进入下一轮探测监控。 当有人进入探测器的探测范围内时， 探测器报警指示灯点亮，同时发射出无线信号。 只要报警后，便要等50秒后才会进入下一轮报警；如探测器

10、一直处于监控状态，则 无论何时只要有人进入监控区域，则立刻产生报警。在红外线探测器中，热电元件检测人体的存在或移动，并把热电元件的输出信号转换 成电压信号。然后，对电压信号进行波形分析。于是，只有当通过波形分析检测到由人体 产生的波形时，才输出检测信号。例如，在两个不同的频率范围内放大电压信号，且将被 放大的信号用于鉴别由人体引起的信号。于是，误将诸如热电元件的爆米花噪声一类噪声 当作为由人体所产生而在准备加以检测乃得以防止。该红外线探测器包括红外线发射器、接收器、以及信号处理器，信号处理器的信号输 出端经红外线发射电路与红外线发射器连接；信号输入端经红外线接收电路与红外线接收 器连接，其反馈

11、信号输出端与外围控制电路连接。本技术采用微型单片机作为信号处理器产生编码信号，驱动红外线发射器发出带有编 码信号的红外线信号，并实时检测经过放大电路处理后的反射信号，其编码信号能够保证 多个相同型号的传感器同时同地工作而不相互干扰。而且工作频率一致、可靠性高、功耗 小。3.2红外无损探伤仪：以金属板的内部裂纹探测为例。 用红外辐射扫描金属板，同时扫描同步器。 红外辐射不能通过金属板却可以通过裂纹。 红外接收机接收图像 进行图像处理在显示器得到图像，与同步器所得图像进行对比这样就得到有裂纹的图像，可以精确的找到裂纹部位。详细的说：将红外辐射对金属板进行均匀照射，利用金属对红外辐射的吸收与缝隙（含

12、有某种气体或真空）?对红外辐射的吸收所存在的差异，可以探测出金属断裂空隙。当红外辐 射扫描器连续发射一定波长的红外光通过金属板时，在金属板另一侧的红外接收器也同时 连续接收到经过金属板衰减的红外光；如果金属板内部无断裂，辐射扫描器在扫描过程中， 红外接收器收到的是等量的红外辐射；如果金属板内部存在断裂，红外接收器在辐射扫描 器在扫描到断裂处时所接收到的红外辐射值与其他地方不一致，利用图像处形技术，就可 以显示出金属板内部缺陷的形状。红外无损探伤技术特点：1. 加热和探伤设备都比较简单。2. 能针对各种特殊的需要设计出合适的方案。因此它的应用范围也是非常广泛，例如金属、陶瓷、塑料、橡胶等材料中的

13、裂缝、空洞、 异物、气泡截面变形等各种缺陷的探伤，结构的检查，焊接质量的鉴定以及电子器件和线 路的可靠性的检测等。都可以用红外无损探测技术来解决。3.3热释电红外传感器热释电红外传感器用途最为广泛。热释电红外报警器只能安装在室内，其误报率与安 装的位置和方式有极大的关系。正确的安装应满足下列条件：(1) 报警器应离地面2.02.2米。(2) 报警器应远离空调、冰箱、火炉等空气、温度变化比较敏感的地方。(3) 报警器探测范围内不得有隔屏、家具、大型盆景或其他隔离物。(4) 报警器不要直对窗口，否则窗外的热气流扰动和人员走动会引起误报，有条件的话 最好把窗帘拉上。另外，报警器也不要安装在有强气流活

14、动的地方。这样做更好的满足热释电红外报警器的要求。 抗干扰性能 防小动物干扰：探测器安装在推荐的使用高度，对探测范围内地面上的小动物，一 般不产生报警。 抗电磁干扰： 抗灯光干扰：探测器在正常灵敏度的范围内，受 3米外H4卤素灯透过玻璃照射， 不产生报警。红外线热释电传感器对人体的敏感程度还和人的运动方向关系很大。红外线热释电传 感器对于径向移动反应最不敏感，而对于横切方向(即与半径垂直的方向)移动则最为敏感 在现场选择合适的安装位置是避免红外探头误报、求得最佳检测灵敏度极为重要的一环。优点：本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好。价格低廉。缺点：容易受各种热源、光源干扰 被动红外穿透

15、力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收。 环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。红外传感器的发展前景：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.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