串行红外收发模块及其控制器在红外抄表系统中的应用

浅谈红外线传感器的原理和应用

毕节学院

第一章绪论 ? 1.1引言 ?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，利用红外光探测器因其独有 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。红外探测就是用仪器接受被探 测物发出或者反射的红外线，从而掌握被测物所处位置的 技术。作为红外探测系统的核心期间，红外传感器（也称 为红外探测器）的研究成为一个热点。

第二章红外传感器控制的理论依据? 2.1红外传感器概念 ?定义：红外传感器（也称为红外探测器）是能将红外辐射能转换成电能的光敏器件。 ? 2.22红外传感系统分类 ?红外传感系统是用红外线为介质的测量系统，按照功能能够分成五类： ?1）辐射计，用于辐射和光谱测量； ?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它的运动进行跟踪； ?3）热成像系统，可产生整个目标红外辐射的分布图像； ?4）红外测距和通信系统； ?5）混合系统，是指以上各类系统中的两个或者多个的组合。 ? 2.23红外光简介 ?红外光是太阳光谱的一部分，红外光的最大特点就是具有光热效应，辐射热量，它是光谱中最大光热效应区。红外光一种不可见光，与所有电磁波一样，具有反射、折射、散射、干涉、 吸收等性质。红外光在真空中的传播速度为3×108m/s。红外光在介质中传播会产生衰减，在金 属中传播衰减很大，但红外辐射能透过大部分半导体和一些塑料，大部分液体对红外辐射吸收非 常大。 ?不同的气体对其吸收程度各不相同，大气层对不同波长的红外光存在不同的吸收带。红外辐射的物理本质是热辐射。物体的温度越高，辐射出来的红外线越多，红外辐射的能量就越强。研究发 现，太阳光谱各种单色光的热效应从紫色光到红色光是逐渐增大的，而且最大的热效应出现在红 外辐射的频率范围内，因此人们又将红外辐射称为热辐射或热射线。

半导体激光器的发展及其应用

浅谈半导体激光器及其应用 摘要：近十几年来半导体激光器发展迅速,已成为世界上发展最快的一门激光技术。由于半导体激光器的一些特点，使得它目前在各个领域中应用非常广泛，受到世界各国的高度重视。本文简述了半导体激光器的概念及其工作原理和发展历史,介绍了半导体激光器的重要特征,列出了半导体激光器当前的各种应用,对半导体激光器的发展趋势进行了预测。 关键词：半导体激光器、激光媒质、载流子、单异质结、pn结。 自1962年世界上第一台半导体激光器发明问世以来,半导体激光器发生了巨大的变化,极大地推动了其他科学技术的发展,被认为是二十世纪人类最伟大的发明之一。近十几年来,半导体激光器的发展更为迅速,已成为世界上发展最快的一门激光技术。半导体激光器的应用范围覆盖了整个光电子学领域,已成为当今光电子科学的核心技术。由于半导体激光器的体积小、结构简单、输入能量低、寿命较长、易于调制以及价格较低廉等优点,使得它目前在光电子领域中应用非常广泛,已受到世界各国的高度重视。 一、半导体激光器 半导体激光器是以直接带隙半导体材料构成的Pn 结或Pin 结为工作物质的一种小型化激光器。半导体激光工作物质有几十种,目前已制成激光器的半导体材料有砷化镓、砷化铟、锑化铟、硫化镉、碲化镉、硒化铅、碲化铅、铝镓砷、铟磷砷等。半导体激光器的激励方式主要有三种,即电注入式、光泵式和高能电子束激励式。绝大多数半导体激光器的激励方式是电注入,即给Pn 结加正向电压,以使在结平面区域产生受激发射,也就是说是个正向偏置的二极管。因此半导体激光器又称为半导体激光二极管。对半导体来说,由于电子是在各能带之间进行跃迁,而不是在分立的能级之间跃迁,所以跃迁能量不是个确定值, 这使得半导体激光器的输出波长展布在一个很宽的范围上。它们所发出的波长在0.3～34μm之间。其波长范围决定于所用材料的能带间隙,最常见的是AlGaAs双异质结激光器,其输出波长为750～890nm。 半导体激光器制作技术经历了由扩散法到液相外延法(LPE), 气相外延法(VPE),分子束外延法(MBE),MOCVD 方法(金属有机化合物汽相淀积),化学束外延(CBE)以及它们的各种结合型等多种工艺。半导体激光器最大的缺点是:激光性能受温度影响大,光束的发散角较大(一般在几度到20度之间),所以在方向性、单色性和相干性等方面较差。但随着科学技术的迅速发展, 半导体激光器的研究正向纵深方向推进,半导体激光器的性能在不断地提高。以半导体激光器为核心的半导体光电子技术在21 世纪的信息社会中将取得更大的进展, 发挥更大的作用。 二、半导体激光器的工作原理 半导体激光器是一种相干辐射光源,要使它能产生激光,必须具备三个基本条件: 1、增益条件:建立起激射媒质(有源区)内载流子的反转分布,在半导体中代表电子能量的是由一系列接近于连续的能级所组成的能带,因此在半导体中要实现粒子数反转,必须在两个能带区域之间,处在高能态导带底的电子数比处在低能态价带顶的空穴数大很多,这靠给同质结或异质结加正向偏压,向有源层内注入必要的载流子来实现, 将电子从能量较低的价带激发到能量较高的导带中去。当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时,便产生受激发射作用。 2、要实际获得相干受激辐射,必须使受激辐射在光学谐振腔内得到多次反馈而形成激光振荡,激光器的谐振腔是由半导体晶体的自然解理面作为反射镜形成的,通常在不出光的那一端镀上高反多层介质膜,而出光面镀上减反膜。对F—p 腔(法布里—珀罗腔)半导体激光器可以很方便地利用晶体的与p-n结平面相垂直的自然解理面构成F-p腔。 3、为了形成稳定振荡,激光媒质必须能提供足够大的增益,以弥补谐振腔引起的光损耗及从腔

中红外光纤激光器

中红外光纤激光器 摘要 位于2~5μm中红外波段的激光在国防、医疗、通信方面有着特殊的 重要应用。利用固体激光器泵浦稀土离子掺杂的玻璃光纤产生荧光发射是 直接获得2～5 μm 波段中红外激光的有效途径，具有光束质量好、体积 小、转换效率高、散热效果好等优点。本文介绍了中红外光纤激光器的原 理、研究现状和发展前景。对中红外光纤激光器的发展和研究方向进行了 阐述。 关键词：中红外；光纤激光器；稀土离子；硫化物光纤；氟化物光纤 一、中红外光纤激光器简介 1.1 中红外激光 位于2~5μm中红外波段的激光在国防、医疗、通信方面有着特殊的重 要应用。它位于大气“透明窗口”,处于大多数军用探测器的工作波段, 可 以进行战术导弹尾焰红外辐射模拟、人眼安全的激光雷达、激光定向红外 干扰等军事用途。在民用领域可用于遥感化学传感、空气污染控制，它还 可以用于新一代激光手术,使血液迅速凝结,手术创面小、止血性好（水分 子在3μm附近有很强的吸收峰）此外，采用2～5 μm 替代目前广泛使用 的1.55 μm 作为光纤通信工作波长也是一项极具研究价值的课题，由于 材料的Rayleigh 散射与光波长的四次方成反比，采用2～5 μm 作为工 作波长可以有效降低光纤损耗，增加无中继通信的距离。因此，研发中 红外波段的激光器对于国家安全和国民经济建设具有十分重要的意义。 获得中红外激光的方法有间接方法和直接方法。其中间接方法包括： (1) CO2激光器的倍频及差频输出 (2) 利用非线性红外晶体采用非线性频率变换或光学参量振荡技术 将其它波段激光调谐到中红外波段 直接方法包括： (1)以氟化氘等为介质的化学激光器 (2) 以AlGaAsSb，InGaAsSb，InAs/(In)GaSb 等锑化物窄禁带半导 体、过渡金属离子掺杂的Ⅱ–Ⅵ族半导体制作的中红外激光器 (3)近红外半导体激光泵浦的稀土离子或过渡金属离子掺杂的玻璃、

《带电设备红外诊断技术应用导则》DLT

带电设备红外诊断技术应用导则 参照中华人民共和国 电力行业标准DL/T664-1999《带电设备红外诊断技术应用导则》 《华北电网有限公司红外技术管理制度》 1、从事红外检测与诊断工作的人员应具备以下素质： (1)从事红外检测与诊断工作的人员应熟悉红外检测与诊断技术的基本原理，掌握红外检测仪器的工作原理、主要性能、技术指标以及操作方法，并能熟练操作红外检测仪器。 (2)从事红外检测与诊断工作的人员应了解电气设备的性能、结构、运行状况。 (3)从事红外检测与诊断工作的人员应熟悉掌握中华人民共和国电力行业标准DL/T664-1999《带电设备红外诊断技术应用导则》和本管理制度，掌握《国家电网公司电力安全工作规程（变电站和发电厂电气部分、电力线路部分）（试行）》和现场试验的有关安全规定。 2、红外检测的范围：只要表面发出的红外辐射不受阻挡都属于红外诊断的有效监测设备。例如：旋转电机、变压器、断路器、互感器、电力电容器、避雷器、电力电缆、母线、导线、绝缘子串、组合电器、低压电器及二次回路等。 二、红外检测与诊断的基本要求 (一)对检测设备的要求 1、红外测温仪应操作简单，携带方便，测温精确度高，测量结果的重复性好，不受测量环境中高压电磁场的干扰，仪器应满足现场带电实测对距离的要求，并应能对表面放射率、大气环境参数、测量距离等进行修正以保证测量结果的真实性。 2、红外热电视应操作简单携带方便，有较好的测温精确度，测量结果的重复性好，不受测量环境中高压电磁场的干扰图像清晰，具有图像锁定、记录、输出和简单的分析功能。 3、红外热像仪应图象清晰、稳定，不受测量环境中高压电磁场的干扰，具有较强的图象分析功能，具有较高的热传感分辨率和图象分辨率，空间分辨率应满足实测距离的要求，具有较高的测量精确度和合适的测温范围。 (二)对被检测设备的要求 1、被检测设备应为带电设备。

激光器

激光基础知识2——激光器 中文名称：激光器 英文名称：laser 定义：产生激光的装置。 应用学科：机械工程（一级学科）；光学仪器（二级学科）；激光器件和激光设备-激光器名称（三级学科） 一、原理 除自由电子激光器外，各种激光器的基本工作原理均相同，产生激光的必不可少的条件是粒子数反转和增益大过损耗，所以装置中必不可少的组成部分有激励（或抽运）源、具有亚稳态能级的工作介质两个部分。 激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态，为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。 工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位，从而实现光放大。 激光器中常见的组成部分还有谐振腔，但谐振腔（见光学谐振腔）并非必不可少的组成部分，谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的方向性和相干性。而且，它可以很好地缩短工作物质的长度，还能通过改变谐振腔长度来调节所产生激光的模式（即选模），所以一般激光器都具有谐振腔。 二、激光工作物质 是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系，有时也称为激光增益媒质，它们可以是固体（晶体、玻璃）、气体（原子气体、离子气体、分子气体）、半导体和液体等媒质。对激光工作物质的主要要求，是尽可能在其工作粒子的特定能级间实现较大程度的粒子数反转，并使这种反转在整个激光发射作用过程中尽可能有效地保持下去；为此，要求工作物质具有合适的能级结构和跃迁特性。

三、激励抽运系统 是指为使激光工作物质实现并维持粒子数反转而提供能量来源的机构或装置。根据工作物质和激光器运转条件的不同，可以采取不同的激励方式和激励装置，常见的有以下四种。 ①光学激励(光泵)。是利用外界光源发出的光来辐照工作物质以实现粒子数反转的，整个激励装置，通常是由气体放电光源（如氙灯、氪灯）和聚光器组成，这种激励方式也称作灯泵浦。 ②气体放电激励。是利用在气体工作物质内发生的气体放电过程来实现粒子数反转的，整个激励装置通常由放电电极和放电电源组成。 ③化学激励。是利用在工作物质内部发生的化学反应过程来实现粒子数反转的，通常要求有适当的化学反应物和相应的引发措施。 ④核能激励。是利用小型核裂变反应所产生的裂变碎片、高能粒子或放射线来激励工作物质并实现粒子数反转的。 四、光学共振腔 通常是由具有一定几何形状和光学反射特性的两块反射镜按特定的方式组合而成。作用为： ①提供光学反馈能力，使受激辐射光子在腔内多次往返以形成相干的持续振荡。 ②对腔内往返振荡光束的方向和频率进行限制，以保证输出激光具有一定的定向性和单色性。 共振腔作用①，是由通常组成腔的两个反射镜的几何形状（反射面曲率半径）和相对组合方式所决定；而作用②，则是由给定共振腔型对腔内不同行进方向和不同频率的光，具有不同的选择性损耗特性所决定的。 五、激光器分类 分别从激光工作物质、激励方式、运转方式、输出波长范围等几个方面进行分类。 5.1按工作物质分类 根据工作物质物态的不同可把所有的激光器分为以下几大类：

红外技术的发展现状与发展趋势

红外技术的发展现状与发展趋势 第一部分红外技术的发展及主要应用领域 红外技术的发展 1800年，英国天文学家F.W.赫歇耳利用水银温度计来研究太阳光的能量分布发现了红外辐射，从那时起，人们就致力于研究各种红外探测器以便更好地研究和探测红外辐射。在红外探测器发展中，以下事件具有重要意义： 上世纪70年代，热成像系统和电荷耦合器件被成功地应用。 上世纪末以焦面阵列（FPA）为代表的红外器件被成功地应用。 红外技术的核心是红外探测器。 红外探测器 单元红外探测器：如InSb（锑化铟）、HgCdTe（碲镉汞）、非本征硅，以及热电等探测器。 线列：以60元、120元、180元和256元等，可以拼接到1024元甚至更多元。 4N系列扫描型焦平面阵列：如211所的研制生产的4x288。 凝视型焦平面阵列(IRFPA)： 致冷型256x256、320x240、384x288，更大规模的如640x512，1024×1024和1280×720 元阵列也已有了； 非致冷型160×120、320x240已广泛应用于各个行业中，384x288、640x480也已开始应用。 红外探测器按其特点可分为四代： 第一代（1970s－80s）：主要是以单元、多元器件进行光机串/并扫描成像； 第二代（1990s－2000s）：是以4x288为代表的扫描型焦平面； 第三代：凝视型焦平面； 第四代：目前正在发展的以大面阵、高分辨率、多波段、智能灵巧型为主要特点的系统芯片，具有高性能数字信号处理功能，甚至具备单片多波段探测与识别能力。 目前非制冷焦平面探测器的主流技术为热敏电阻式微辐射热计，根据使用的热敏电阻材料的不同可以分为氧化钒探测器和非晶硅探测器两种。 非制冷焦平面阵列探测器的发展，其性能可以满足部分的军事用途和几乎所有的民用领域，真正实现了小型化、低价格和高可靠性，成为红外探测成像领域中极具前途和市场潜力的发展方向。 氧化钒技术由美国的Honeywell公司在九十年代初研发成功，目前其专利授权BAE、L-3/IR、 FLIR-INDIGO、DRS、以及日本NEC、以色列SCD等几家公司生产。非晶硅技术主要由法国的 CEA/LETI/LIR实验室在九十年代末研发成功，目前主要由法国的SOFRADIR和ULIS公司生产。 目前世界上只有美国、法国、日本、以色列四个国家拥有非制冷焦平面探测器产业化生产的能力，其核心技术仅有美国和法国两个国家掌握，日本和以色列则由美国取得技术许可，在其国内生产和有限制地使用。对我国的出口则设置了更多严格的限制，如大家遇到的帧频限制。

关于红外传感器的报告要点

关于红外传感器的报告 摘要：本文主要介绍一些关于红外传感器的一些基本知识和工作原理，从而让我们能够从一定程度上了解红外传感器这一传感器的种类。对于红外传感器的认识，能够帮助我们更好的利用红外传感器，让我们的生活或者工作更加方便和愉快。 关键字：红外辐射、传感器、原理、用途 红外传感器(也称为红外探测器)是能将红外辐射能转换成电能的光敏器件，它是红外探测系统的关键部件，其性能好坏，将直接影响系统性能的优劣。因此，选择合适的、性能良好的红外传感器，对于红外探测系统是十分重要的。而作为红外传感器的重要组成部分，红外辐射是不得忽略的重中之重。下面我们先介绍红外辐射的相关知识和原理。 一、红外辐射的工作原理简介： 红外辐射是一种人眼不可见的光线，俗称红外线，因为它是介于可见光中红色光和微波之间的光线。红外线的波长范围大致在0.76-1000μm之间，对应的频率大致在4×104至3×1011Hz之间，工程上通常把红外线所占据的波段分成近红外、中红外、远红外和极远红外4 个部分。 下图是红外线的电磁波谱图： 红外分区：在红外技术中，一般将红外辐射分为4个区域 (1)近红外区: 770 nm~ 1.5 μm (2)中红外区: 1.5 μm ~ 6μm (3)远红外区: 6μm ~ 40μm (4)极远红外区: 40μm ~ 1000μm 注意：这里所说的远近是指红外辐射在电磁波谱中与可见光的距离。

红外辐射本质上是一种热辐射。任何物体，只要它的温度高于绝对零度( -273 ℃)，就会向外部空间以红外线的方式辐射能量，一个物体向外辐射的能量大部分是通过红外线辐射这种形式来实现的。物体的温度越高，辐射出来的红外线越多，辐射的能量就越强。另一方面，红外线被物体吸收后可以转化成热能。 红外线作为电磁波的一种形式，红外辐射和所有的电磁波一样，是以波的形式在空间直线传播的，具有电磁波的一般特性，如反射、折射、散射、干涉和吸收等。红外线在真空中传播的速度等于波的频率与波长的乘积，即 c =λ f 。红外辐射的强度及波长与物体的温度和辐射率有关，能在任何温度下全部吸收投射到其表面的红外辐射的物体称为黑体，能全部反射红外辐射的物体称为镜体，能全部透过红外辐射的物体称为透明体，能部分反射或吸收红外辐射的物体称为灰体。自然界并不存在理想的黑体、镜体和透明体，绝大部分物体都属于灰体。 二、红外线的物理特性： ①热效应 ②穿透云雾的能力强 ①热效应及应用： 一切物体都在不停的辐射红外线。物体的温度越高，辐射的红外线就越多。红外线照射到物体上最明显的效果就是产生热。冬天烤火，就是因为有大量的红外线从炉子里射到人身上，才能让我们感觉到热乎乎的。 人体生病的时候，虽然外面看起来没有什么变化，但是由于局部皮肤的温度不正常，如果在照相机里装上对红外感光的胶片，给皮肤拍照再与正常人的照片对比，可以对疾病作出诊断。这种相机拍出来的照片叫热谱图。 根据红外线的热效应，人们还研究出了红外线夜视仪。红外线夜视仪在漆黑的夜晚也可以发现人的存在。夜间人的体温比周围草木或建筑的温度高，人体辐射出来的红外线就比他们强。可以帮助人们在夜间进行观察、搜索、瞄准和驾驶车辆等。 物体在辐射红外线的同时，也在吸收红外线。各种物体吸收了红外线以后温度就会升高。我们就可以利用红外线的热效应来加热物品。家庭用的红外线烤箱，浴室用的暖灯，也就是浴霸等等。物体加热可以利用红外线烘干汽车表面的喷漆，烘干稻谷等作物。 在医学上，还可以利用红外线的热效应进行理疗。在红外线照射下，组织温度升高，血流加快，物质代谢增强，组织细胞活力及再生能力提高。伤口就容易痊愈。 ②穿透能力强的应用： 穿透云雾的能力强(波长较长,易于衍射) ，由于一切物体，都在不停地辐射红外线，并且不同物体辐射红外线的强度不同，利用灵敏的红外线探测器接收物体发出的红外线，然后用电子仪器对接到的信号进行处理，就可以察知被测物体的形状和特征，这种技术叫做红外线遥感技术，可以用在卫星上勘测地热、寻找水源、监测森林火情、估计农作物的长势和收成。还有我们每天都要关注的天气预报，也是红外线遥感技术。 红外辐射在大气中传播时，由于大气中的气体分子、水蒸汽以及固体微粒、尘埃等物质的吸收和散射作用，使辐射能在传输过程中逐渐衰减。空气中对称的双原于分子，如N2、H2、O2不吸收红外辐射，因而不会造成红外辐射在传输过

红外成像技术的发展及应用

红外成像技术的发展及应用 热成像仪是从对红外线敏感的光敏元件上发展而来，但是光敏元件只能判断有没有红外线，无法呈现出图像。在第二次世界大战中交战各国对热成像仪的军事用途表现出了兴趣，对其进行了零星的研究和小规模应用,1943年美国就与RNO合作生产了一款代号M12的机型，其功能和外观已经能看出热成像仪的雏形，这应该算是最找的一款热成像仪，算是热成像仪的鼻祖。 1952年，一款非常重要的材料研-锑化铟被开发出来，这种新的半导体材料促进了红外线热成像仪的进一步发展。不久之后，德州仪器和RNO公司联合开发出了具有实用价值的前视红外线（Forward looking infrared）热成像仪。这一系统采用的是单原件感光，利用机械装置控制镜片转动，将光线反射到感光元件上。 随着碲镉汞材料制造工艺的成熟，在军事领域大规模采用热成像仪成为了可能。60年代之后出现了由60或更多的感光元件组成的线性整列，美国的RNO公司将热成像仪的应用拓展至民用领域发展。然而由于最初采用的是非制冷感光元件，制冷部件加上机械扫描机构使得整个系统非常庞大。 等到CCD技术成熟之后，焦平面阵列式热成像仪取代了机械扫描式热成像仪。至80年代半导体制冷技术取代了液氮、压缩机制冷之后开始出现了便携、手持的热成像仪。90年代之后,RNO公司又开发

出了基于非晶硅的非制冷红外焦平面阵列，进一步降低了热成像仪的生产成本。 红外线，又称红外辐射，是指波长为0.78~1000微米的电磁波。其中波长为2~1000微米的部分称为热红外线。 目标的热图像和目标的可见光图像不同，它不是人眼所能看到的可见光图像，而是表面温度分布图像。红外热成像使人眼不能直接看到表面温度分布，变成可以看到的代表目标表面温度分布的热图像。所有温度在绝对零度(-273)℃以上的物体，都会不停地发出热红外线。红外线(或热辐射)是自然界中存在最为广泛的辐射，它还具有两个重要的特性：(1)物体的热辐射能量的大小，直接和物体表面的温度相关。热辐射的这个特点使人们可以利用它来对物体进行无需接触的温度测量和热状态分析，从而为工业生产，节约能源，保护环境等方面提供了一个重要的检测手段和诊断工具。(2) 大气、烟云等吸收可见光和近红外线，但是对3~5微米和8~14微米的热红外线却是透明的。因此，这两个波段被称为热红外线的“大气窗口”。利用这两个窗口，使人们在完全无光的夜晚，或是在烟云密布的战场，清晰地观察到前方的情况。由于这个特点，热红外成像技术在军事上提供了先进的夜视装备，并为飞机、舰艇和坦克装上了全天候前视系统。这些系统在现代战争中发挥了非常重要的作用。 全球红外热像仪市场发展具有广阔的前景并呈现良好的发展趋势。红外热像仪是一种用来探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、电信号处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像

红外测距传感器的工作原理及使用

光电检测技术与应用 论文 题目：红外测距传感器的工作原理及使用 院系：机电工程学院 班级：测控xxxx 完成日期：2017/5/6 小组：第x组 小组成员：xxxxxxxxxx 红外测距传感器的工作原理及使用 摘要： 利用光的反射性质，将光学系统与电路系统相结合可以制作避障传感器，通过单片机的控制，可以完成智能车在运行过程中，对障碍物的处理。避障传感器基本原理：利用物体的反射性质。在一定范围内，如果没有障碍物，发射出去的红外线，因为传播距离越远而逐渐减弱，最后消失。如果有障碍物，红外线遇到障碍物，被反射到达传感器接收头。传感器检测到这一信号，就可以确认正前方有障碍物，并送给单片机，单片机进行一系列的处理分析，协调车轮或者舵机工作，完成躲避障碍物的动作。 关键字：光电检测技术、智能车、测距、红外测距传感器、单片机 一、引言 光电检测作为光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术，主要包括光信息获取、光电变换、光信息测量以及测量信息的智能化处理等，具有精度高、速度快、距离远、容量大、非接触、寿命长、易于自动化和智能化等优点，在国民经济各行业中得到了迅猛的发展和广泛的应用，如光扫描、光跟踪测量，光纤测量，激光测量，红外测量，图像测量，微光、弱光测量等，是当前最主要和最具有潜力的光电信息技术。

二、光电检测技术的概念 光电检测技术是光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术。它主要利用电子技术对光学信号进行检测，并进一步传递、储存、控制、计算和显示。光电检测技术从原理上讲可以检测一切能够影响光量和光特性的非电量。它可通过光学系统把待检测的非电量信息变换成为便于接受的光学信息，然后用光电探测器件将光学信息量变换成电量，并进一步经过电路放大、处理，以达到电信号输出的目的。然后采用电子学、信息论、计算机及物理学等方法分析噪声产生的原因和规律，以便于进行相应的电路改进，更好地研究被噪声淹没的微弱有用信号的特点与相关性，从而了解非电量的状态。微弱信号检测的目的是从强噪声中提取有用信号，同时提高测系统输出信号的信噪比。 光电检测技术的系统机构比较简单，分为信号的处理器，受光器，光源。在实际检测过程中，受光器在获得感知信号后，就会被反映为不同形状、颜色的信号，同时根据这些器件所处在的不同位置，就能够将他分为反射型与透过型的两种比较的模式。光电检测的媒介光应当是自然的光，例如白炽灯或者萤光灯。特别是随着这些技术的发展，光电技术也取得的非常好发展。由于投光器在发出光后，会以不一样的方式触摸这些被检测物中，直到照射到检测系统中的受光器中，同时受光器在此刺激下，会产生一定量的电流，这就是我们常说的光敏性的原件，实际生活中应用比较广泛的有三极管、二极管。 三、光电检测技术的应用 智能车方面的应用、家庭扫地机器人方面的应用:利用光的反射性质，将光学系统与电路系统相结合可以制作避障传感器，通过单片机的控制，可以完成智能车在运行过程中，对障碍物的处理。避障传感器基本原理：利用物体的反射性质。在一定范围内，如果没有障碍物，发射出去的红外线，因为传播距离越远而逐渐减弱，最后消失。如果有障碍物，红外线遇到障碍物，被反射到达传感器接收头。传感器检测到这一信号，就可以确认正前方有障碍物，并送给单片机，单片机进行一系列的处理分析，协调车轮或者舵机工作，完成躲避障碍物的动作。 四、常用光电检测器件：红外测距传感器 原理：其输出为电压数值，通过公式L?=?(6762/(9-X))-4可计算出小车与障碍物之间的距离。

红外线传感器的发展及应用

HEFEI UNIVERSITY 红外线传感器的发展及应用 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 I

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治疗（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

红外热成像检测技术的应用和展望

红外热成像检测技术的应用和展望 摘要：无损检测，是指在不会对材料或元件的有效性或可靠性造成损害的前提下，对其内部的异性结构(缺陷或损伤)进行探测、定位、识别及测量的一种实用性技术。红外热成像技术是在红外探测器、微电子和计算机技术的基础上发展起来的，属于综合性高新技术，该技术正朝着快速扫描、非致冷、焦平面阵列式接收、计算机图像处理的方向发展，利用便携式笔记本电脑控制的系统正日趋完善。 关键词：无损检测；热成像技术；应用；发展趋势

红外热成像无损检测技术(又称红外热波无损检测技术)，是一门跨学科的技术，它的研究和应用，对提高航空航天器，多种军、民用工业设备的安全可靠性具有重要意义。1.红外热成像检测技术的原理 红外热成像无损检测技术的基本原理是利用被检物的不连续性缺陷对热传导性能的影响，使得物体表面温度不一致，即物体表面的局部区域产生温度梯度，导致物体表面红外辐射能力发生差异。借助红外热像仪探测被检物的辐射分布，通过形成的热像图序列就可推断出内部缺陷情况。 从理论上分析可知，材料或构件因内部缺陷将导致局部力学性能的强度改变，由于材料内部结构的不连续性，这种缺陷将引起材料或构件的热传导不连续，致使材料或构件的温度梯度不同，因而显现出的红外热图像也有所不同。通过研究被检测材料的内部缺陷及结构力学性能，找出其热传导特性与红外热图像之间的关系和机理，根据显示图像的温度梯度就可以确定缺陷的位置和范围，由温度梯度随时间变化的速率可以确定缺陷的深度。 采用红外热成像技术进行检测的特点是不受材料的几何结构及材质的限制，可以实现非接触、大面积的检测。 2.红外热成像检测技术的分类 根据探测方式不同，红外热成像检测技术可划分为透射式和反射式，其中反射式更便于使用；根据引起温差的方式不同，可划分为主动式和被动式。 主动式红外热成像检测技术可以对物体表面进行快速、准确的检测，并具有直观、非接触、单次检测面积大等特点。根据主动式激励源不同，主要划分脉冲红外热成像检测技术、锁相红外热成像检测技术和超声红外热成像检测技术等。 2.1脉冲红外热成像检测技术 脉冲红外热成像技术是一种集光、机、电为一体的非接触式无损检测方法，也是目前研究最多和最成熟的方法之一。工作原理如图1所示:以高能脉冲闪光灯作为激励热源，热流在被测构件内部传导过程中，若构件内部存在缺陷或损伤，则使得物体内部热分布将存在不连续性结构，从而导致其缺陷或损伤处的表面温度与无缺陷或损伤处有明显不同。 图1冲红外热成像检测技术的工作原理 脉冲红外热成像检测方式虽然简单实用，但是也存在着一些缺点：适于检测平板类构件，对于复杂结构构件检测存在困难；对热源的均匀性要求非常高；检测构件厚度有限，

红外传感器及其应用

红外传感器及其应用 红外传感器及其应用 题目: 红外传感器及其应用学院名称: 指导老师: 职称: 班级: 学号: 学生姓名: 2010年5月25日 前言: 在科技高度发达的今天，自动控制和自动检测在人们的日常生活和工业控制所占的比例也越来越重，使人们的生活越来越舒适，工业生产的效率越来越高。而传感器是自动控制中的重要组成部件，是信息采集系统的重要部件，通过传感器将感受或响应的被测量转换成适合输送或检测的信号(一般为电信号)，再利用计算机或者电路设备对传感器输出的信号进行处理从而达到自动控制的功能，由于传感器的响应时间一般都比较短，所以可以通过计算机系统对工业生产进行实时控制。红外传感器是传感器中常见的一类，由于红外传感器是检测红外辐射的一类传感器，而自然界中任何物体只要其稳定高于绝对零度都将对外辐射红外能量，所以红外传感器称为非常实用的一类传感器，利用红外传感器可以设计出很多实用的传感器模块，如红外测温仪，红外成像仪，红外人体探测报警器，自动门控制系统等。 关键词:红外传感器，自动控制，信号，器件设备，系统 红外辐射俗称红外线，是一种人眼看不见的光线。自然界中任何物体只要其温度高于绝对零度(-273.15?)，都将以电磁波形式向外辐射能量——热辐射，物体温度越高，辐射出的能量越多，波长越短。从紫外线到红外线辐射的热效应逐渐增大，而热效应最大的为红外线。红外传感器主要应用波长0.8~40um的红外线。红

外线具有和可见光一样的性质:沿直线传播;服从反射定律和折射定律;有干涉、衍射、偏振现象;具有散射、吸收特性。 红外传感器是将红外辐射能转换为电信号的器件，也称红外器件或红外探测器，是红外检测系统的关键部件。常用的红外传感器有热传感器和光子传感器。 热传感器是利用入射红外辐射引起传感器的温度变化，然后利用器件的某种温度敏感特性把温度变化转换成相应的电信号;或者利用器件的某种温度敏感特性来调节电路种的电流强度的大小，从而得到相应的电信号。由此达到探测红外辐射的目的。 热敏电阻型红外传感器是由锰，镍，钴的氧化物混合后烧结而成的，热敏电阻一般制成薄片状，当红外辐射照射在热敏电阻上时，其温度升高，电阻值减小。测量热敏电阻阻值变化的大小，即可得知入射红外辐射的强弱，从而可以判断产生红外辐射物体的温度。测量电路可以采用一般的桥式测量电路。 热释电型红外传感器是利用热释电效应做成的红外传感器，若使某些强电介质物质的表面温度发生变化，在这些物质的表面上就会产生电荷的变化，这种现象称为热释效应。适用制作热释电红外传感器的光敏元件的材料很多，以压电陶瓷和陶瓷氧化物最多。钽酸锂(LiTaO3)、硫酸三甘钛(LATGS)记锆钛酸铅(PZT)制成的热释电型 红外传感器目前用得极广。今年来开发的具有热释电性能的高分子薄膜聚偏二氟乙烯(PVF2)，以称为用于红外成像器件、火灾报警传感器等。 热释电元件不能像其他光敏元件那样连续地接受光照，因为极化电荷在元件的表面不是永存的，只要一出现，很快就会与环境中的电话中和，或者漏泄。所以必须将入射光调制成脉冲光，是热释电元件连续地接受光照，使其表面电荷周期性的出现，根据取出的交变电信号的幅值检测光强。热释电红外敏感元件的内阻极高，

红外成像技术在军事上的应用

红外成像技术的发展及应用 阅读人数：13人页数：7页yangfamingsg 红外成像技术的发展及应用 热成像仪是从对红外线敏感的光敏元件上发展而来，但是光敏元件只能判断有没有红外线，无法呈现出图像。在第二次世界大战中交战各国对热成像仪的军事用途表现出了兴趣，对其进行了零星的研究和小规模应用,1943年美国就与RNO合作生产了一款代号M12的机型，其功能和外观已经能看出热成像仪的雏形，这应该算是最找的一款热成像仪，算是热成像仪的鼻祖。 1952年，一款非常重要的材料研-锑化铟被开发出来，这种新的半导体材料促进了红外线热成像仪的进一步发展。不久之后，德州仪器和RNO公司联合开发出了具有实用价值的前视红外线（Forward looking infrared）热成像仪。这一系统采用的是单原件感光，利用机械装置控制镜片转动，将光线反射到感光元件上。 随着碲镉汞材料制造工艺的成熟，在军事领域大规模采用热成像仪成为了可能。60年代之后出现了由60或更多的感光元件组成的线性整列，美国的RNO公司将热成像仪的应用拓展至民用领域发展。然而由于最初采用的是非制冷感光元件，制冷部件加上机械扫描机构使得整个系统非常庞大。 等到CCD技术成熟之后，焦平面阵列式热成像仪取代了机械扫描式热成像仪。至80年代半导体制冷技术取代了液氮、压缩机制冷之后开始出现了便携、手持的热成像仪。90年代之后,RNO公司又开发 1/7 出了基于非晶硅的非制冷红外焦平面阵列，进一步降低了热成像仪的生产成本。 红外线，又称红外辐射，是指波长为0.78~1000微米的电磁波。其中波长为2~1000微米的部分称为热红外线。 目标的热图像和目标的可见光图像不同，它不是人眼所能看到的可见光图像，而是表面温度分布图像。红外热成像使人眼不能直接看到表面温度分布，变成可以看到的代表目标表面温度分布的热图像。所有温度在绝对零度(-273)℃以上的物体，都会不停地发出热红外线。红外线(或热辐射)是自然界中存在最为广泛的辐射，它还具有两个重要的特性：(1)物体的热辐射能量的大小，直接和物体表面的温度相关。热辐射的这个特点使人们可以利用它来对物体进行无需接触的温度测量和热状态分析，从而为工业生产，节约能源，保护环境等方面提供了一个重要的检测手段和诊断工具。(2) 大气、烟云等吸收可见光和近红外线，但是对3~5微米和8~14微米的热红外线却是透明的。因此，这两个波段被称为热红外线的“大气窗口” 。利用这两个窗口，使人们在完全无光的夜晚，或是在烟云密布的战场，清晰地观察到前方的情况。由于这个特点，热红外成像技术在军事上提供了先进的夜视装备，并为飞机、舰艇和坦克装上了全天候前视系统。这些系统在现代战争中发挥了非常重要的作用。 全球红外热像仪市场发展具有广阔的前景并呈现良好的发展趋势。红外热像仪是一种用来探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、电信号处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像 2/7 的高科技产品。红外热像仪具有很高的军事应用价值和民用价值。 在军事上，红外热像仪可应用于军事夜视侦查、武器瞄具、夜视导引、红外搜索和跟踪、卫星遥感等多个领域；在民用方面，红外热像仪可以用于材料缺陷的检测与评价、建筑节能评价、设备状态热诊断、生产过程监控、自动测试、减灾防灾等诸多方面。红外热像仪行业是一个发展前景非常广阔的新兴高科技产业，红外热像仪广泛应用于军民两个领域。在现代战争条件下，红外热像仪已在卫星、导弹、飞机等军事武器上获得了广泛的应用；同时，随着

中红外光纤激光器技术研究新进展

| 14 先进激光材料及新型激光器技术 中红外光纤激光器技术研究新进展 张云军1，王月珠1 ，鞠有轮1，姚宝权1 ，贺万俊2 ，余正平2 1 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家重点实验室； 2 四川智溢实业有限公司 摘要：光纤激光器和光纤拉曼激光器以其优良的光束质量、高的转换效率、运行稳定和便于热管理等诸多优点，已成为激光器领域发展的一个新的里程碑。其已经在光通信、机械制造、医疗和国防应用上显示了卓越的性能。但是光纤激光器和光纤拉曼激光器的发射波长现在主要集中在1~2μm 波段，这里面以掺Yb 、掺Tm 和掺Er 光纤激光器为代表，其中还有主要以这三种激光器作为泵浦原的光纤拉曼激光器。现阶段利用光纤激光器实现波长大于2μm 高功率激光输出还受到限制，这主要归因于大于2μm 的激光在硅基光纤中存在强烈的共振吸收。 采用大于2μm 波长处具有低的声子损耗的新基质光纤是解决光纤中红外光源的关键，现阶段主要获得2~5μm 光纤激光器的主要光纤有氟化物光纤（ZBLAN fiber ，包括ZrF 4、BaF 2、LaF 3、AlF 3和NaF ）、硫化物光纤（三硫化二砷 As 2S 3和三硒化二砷 As 2Se 3）、氧化碲光纤（二氧化碲TeO 2）和高掺GeO 2光纤。以这几种材料为基质的光纤在2~5μm 波段都具有较低的声子能量，对稀土离子具有较好的溶解性，而且它们的折射率都较高。 基于光纤结构实现2~5μm 波段激光输出的方式主要有四种方式：纤芯掺杂稀土离子后采用激光振荡方式：2.1μm 掺Ho 光纤激光器，最高输出达到140W; 2.8μm 掺Er 光纤激光器，最高输出功率达到24W 。采用1.5μm 和2.0μm 的超短脉冲激光作为泵浦源，泵浦中红外光纤获得2~5μm 波段超连续谱激光输出；利用ZBLAN 氟化物光纤获得的1~4μm 超连续激光已达10W 以上；利用As 2Se 3已经获得3~6μm 的超连续谱输出；采用1.5μm 和2.0μm 的激光作为泵浦源，通过拉曼散射方式获得大于2μm 波段激光输出；采用短脉冲激光泵浦微结构光子晶体光纤，通过光纤四波混频实现大于2μm 波段激光输出。 本文将对2~5μm 的光纤激光器、超连续谱光源、光纤拉曼激光器和中红外光纤四波混频的近期发展现状加以总结介绍。 张云军，2000年在哈尔滨工业大学获得学士学位，2007年基于自己在双包 层掺铥光纤激光器方面的研究获得哈尔滨工业大学的博士学位。现任哈尔滨工 业大学可调谐激光技术国家重点实验室讲师。主要研究方向是高功率包层泵浦 掺铥光纤激光器、飞秒激光刻写大芯径2微米波段光纤光栅和中红外高功率激 光器。高功率全光纤化掺铥光纤激光器是他研究的重点。发表掺铥光纤激光器 和光纤光栅的相关学术论文近20篇。

激光器原理及其应用讲解

激光器原理及其应用 应用化学0402班宋彬 0120414450201 摘要由于激光器具备的种种突出特点，因而被很快运用于工业、农业、精密测量和探测、通讯与信息处理、医疗、军事等各方面，并在许多领域引起了革命性的突破。关键词激光器激光工作物质激励(泵浦系统光学共振腔分类及应用 正文： 激光器 laser 能发射激光的装置。1954年制成了第一台微波量子放大器，获得了高度相干的微波束。1958年A.L. 肖洛和C.H. 汤斯把微波量子放大器原理推广应用到光频范围，并指出了产生激光的方法。1960年T.H. 梅曼等人制成了第一台红宝石激光器。1961年A. 贾文等人制成了氦氖激光器。1962年R.N. 霍耳等人创制了砷化镓半导体激光器。以后，激光器的种类就越来越多。按工作介质分，激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类。近来还发展了自由电子激光器，其工作介质是在周期性磁场中运动的高速电子束，激光波长可覆盖从微波到X 射线的广阔波段。按工作方式分，有连续式、脉冲式、调Q 和超短脉冲式等几类。大功率激光器通常都是脉冲式输出。各种不同种类的激光器所发射的激光波长已达数千种，最长的波长为微波波段的0.7毫米，最短波长为远紫外区的210埃，X 射线波段的激光器也正在研究中。 除自由电子激光器外，各种激光器的基本工作原理均相同，装置的必不可少的组成部分包括激励（或抽运）、具有亚稳态能级的工作介质和谐振腔（见光学谐振腔）3部分。激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态，为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位，从而实现光放大。谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的定向性和相干性。

红外技术的物理基础及其军事应用

红外技术的物理基础及其军事应用 作者 摘要：本文介绍了红外技术的物理基础以及在军事领城的主要应用。关键词：红外线红外光电效应红外辐射军事应用 1. 引言 红外技术顾名思义就是红外辐射技术。红外辐射习惯上称为红外线。也称为热辐射。虽然红外辐射在十九世纪初就被发现了，可是真正广泛的应用在军事上却是在第二次世界大战期间。红外技术在二战期间兴起并首次用于军事，战后，美、英、法等国先后开始红外军事应用研究，其中美国一直居领先地位。 60 年代美国研制出机载红外前视系统并在越南战场上大量使用，70 年代以来，英、法、西德等因相继用红外前视系统装备陆海空三军。CCD 器件出现后，人们开始研制第二、三代红外前视系统。至今，红外技术的应用已成为一个国家军事装备现代化的重要标志之一。 2. 红外技术的物理基础 红外技术的发展以红外线的物理特性为基础。红外线是由于物质内部带电微粒的能全发生变化而产生的，它是一种电磁波．处于可见光谱红光之外．突出特点是热作用显著。红外线的波长介于可见光与无线电波之间．从0 .75μm～1000μm，可分为四个波段：近红外（0.75～3μm）、中红外（3～6μm）、远红外（6～15μm）、和极远红外（15～1000μm），红外线具有以下特性： (1) 红外光电效应 当光线照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象叫做光电效应。红外线光子的能量低于可见光光子，它能对一些较活泼的金属产生光电效应（即红外光电效应），红外光电效应是红外技术得到应用的关健。通过红外光电效应可把红外光转换成电信号，经放大后，作用到荧光屏上，再把电信号转换成可见的光，使人眼看得见红外线照射的物体。 (2) 红外辐射 实验表明，物体在任何温度下都要向周围空间辐射电磁波，物体在一定时间内向周围辐射电磁波的能量的多少以及能童按波长（或频率）的分布与物体的温度有关。在室温下，大多数物体发出的辐射能分布在电磁波谱的红外线部分，随着温度的升高，辐射能盒也随着增加。同时，辐射能的分布逐渐向频率高的方向移动，即温度愈高，辐射能中高频电磁波成份愈多。 自然界的一切物体都是红外辐射源，物体温度不同，辐射的红外线波长就不同，温度越高波长越短，并且产生的红外线越多。这种红外辐射的普遍性和差异性正是红外技术有着广泛应用的根本原因。根据辐射特性，知道了军事目标的温度范围，就可求出其辐射红外波长的范围，选用相应的红外探测器，可探测目标与景物的红外辐射差异。这种差异体现在目标与景物的温度分布，故所形成的图像叫热图像，热图像通过红外光-电-光信号的转换，成为可见光图像，即可从复杂的背景里识别目标。 (3) 红外反射 目标和环境对可见光的反射差异不大，但在近红外区对红外线的反射差异很大，故用近红外线比可见光更易识别目标。军本上利用目标和景物对红外线的不同成像，经转换获得可见光图像以发现识别目标；在反红外伪装时，既要考虑颜色的近似感，同时还要注意它们对红外线的反射情况。