红外探测器分类及应用
红外传感器技术的原理与应用
红外传感器技术的原理与应用红外传感器是一种利用红外线来探测目标的传感器，它具有高灵敏度、无需物理接触、抗干扰性强等优点，被广泛应用于军用、工业、医疗、安防等领域。
本文将从原理、分类、应用等方面，对红外传感器技术进行探究与分析。
一、原理红外传感器利用物体向外辐射的红外线，通过红外探测器将红外辐射转化为电信号，并通过电路进行处理，实现对目标的探测。
从原理上看，红外传感器分为有源与无源两种，有源红外传感器利用发射器发射红外线，无源红外传感器利用目标自身发射的红外辐射。
由于无源红外传感器无需外接电源与信号源，因此具有体积小、信噪比高等优点，被广泛应用于工业、医疗、安防等领域。
二、分类按照分类方法不同，红外传感器可分为多种类型。
其中，按照检测距离可分为接近、中远距离红外传感器；按照探测场景可分为可见光、夜视红外传感器；按照应用领域可分为工业、军用、医疗、安防红外传感器等不同类型。
三、应用1. 工业领域：在工业制造过程中，红外传感器可用于温度测量、液位检测、位置检测、物体计数量等探测任务。
例如，在汽车生产线，红外传感器可用于检测汽车内饰、零部件等是否安装到位，提高生产效率。
2. 军用领域：红外传感器一直是军用领域的重要技术之一。
它可用于目标探测、火控系统、导弹控制、机载监测、气象探测等场景，为军队指挥控制提供了重要支持。
3. 医疗领域：红外传感器广泛应用于医疗领域的疾病诊断、治疗、监护等方向，主要用于体温测量、血压测量、血氧饱和度检测、皮肤病诊断等检测工作。
例如，利用红外线技术开发出的体表血液流速仪，不仅可测量局部血流速度，还能用于皮肤炎、皮肤癌等疾病的早期诊断。
4. 安防领域：随着社会的发展，安防需求越来越高。
红外传感器技术用于安防方面，通过人体发射的红外线辐射，来实现对于不同状态下的人体检测，同时也可以发现动物、物品等物体。
应用于安防领域的红外传感器，一方面可以用于报警，另一方面可以用于监控、测距等功能，提高安防效率。
红外探测器
温差电偶和温差电堆的原理性结构如下图所示
❖ 热电偶型红外探测器的时间常数较大，所以响应时间较长， 动态特性较差，北侧辐射变化频率一般应在10HZ以下。
❖ 在实际应用中，往往将几个热偶串联起来组成热电堆来检 测红外辐射的强弱
v R(T)--电阻值 v T--温度 v A,C,D--随材料而变化的常数
v 金属热敏电阻，电阻温度 系数为正，绝对值比半导 体小，电阻与温度的关系 基本上是线性的，耐高温 能力较强，多用于温度的 模拟测量。
v 半导体热敏电阻恰恰相反， 用于辐射探测，如报警、 防火系统、热辐射体搜索 和跟踪。
v 常见的是NTC型热敏电阻.
热电偶型红外探测器
❖ 热电偶也叫温差电偶，是最早出现的一种热电探测器件， 其工作原理是热电效应。由两种不同的导体材料构成的接 点，在接点处可产生电动势。热电偶接收辐射的一端称为 热端，另一端称为冷端。
❖ 热电效应:如果把这两种不同的导体材料接成回路，当两 个接头处温度不同时，回路中即产生电流。
❖ 为提高吸收系数，在热端都装有涂黑的金箔构成热电偶的 材料，既可以是金属，也可以是半导体。在结构上既可以 是线、条状的实体，也可以是利用真空沉积技术或光刻技 术制成的薄膜
❖ 由于自由电荷中和面束缚电荷所需时间较长，大约需要数 秒钟以上，而晶体自发
❖ 极化的驰豫时间很短，约为10-12秒，因此热释电晶体可响 应快速的温度变化.
高莱气动型ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ测器
v 高莱气动型探测器又称高莱(Golay) 管，是高莱于1947年发明的。它 是利用气体吸收红外辐射能量后， 温度升高、体积增大的特性，来 反映红外辐射的强弱。其结构原 理如下图所示:
红外探测技术的应用及发展
红外探测技术的应用及发展红外探测技术是指利用红外辐射进行探测的技术。
红外辐射是一种波长长于可见光、但又短于微波的电磁辐射，它的特点是能够穿透雾霾、烟尘、冷、黑暗等环境，并且能够“看透”墙壁、土壤等一些不透明的物质。
红外探测技术在军事、安防、医疗、环境监测、工业检测等领域有广泛的应用。
本文将从这些方面展开讨论红外探测技术的应用及发展。
一、军事领域红外探测技术在军事领域的应用是最早的，也是最广泛且深入的。
红外成像系统可以探测到敌方的红外辐射，包括敌方的各种装备、人员和机动装置等。
通过红外成像系统，军方可以在战场上实时监测敌方的动态，提早获得情报并制定应对措施。
红外探测技术还可以用于导弹制导、无人机监测、夜视仪等方面的应用，提高军方对战场的战术优势。
二、安防领域红外探测技术在安防领域的应用也非常广泛。
红外监控设备可以在光线较暗或者完全黑暗的环境下实时监测到人员或者物体的活动信息，并及时报警。
这些设备可以用于监控大型建筑物、重要设施、银行、监狱、机场、地铁等场所，确保这些重要场所的安全。
红外探测技术还可以用于人脸识别、指纹识别、虹膜识别等生物识别技术中，提高安防系统的准确性和可靠性。
三、医疗领域红外成像技术在医疗领域的应用很广泛。
红外热像仪可以检测到人体表面的温度分布，进而识别出问题部位。
这对于诊断疾病、监测疗效、判断受伤程度等方面都有很大帮助。
红外探测技术还可以用于手术中的定位和导航，提高手术的精确性和安全性。
红外探测技术还在医学影像领域得到了广泛应用，比如红外显影等技术，可以更清晰地显示出人体内部的结构。
四、环境监测领域红外探测技术在环境监测领域的应用也得到了广泛的推广。
红外辐射可以检测出大气中的污染物，比如二氧化碳、甲烷等，用于监测大气质量和气候变化。
红外探测技术还可以用于水质监测、土壤质量检测等方面，对于环境保护和农业发展具有重要意义。
五、工业检测领域红外探测技术在工业检测领域也有重要的应用。
红外成像技术可以监测机械设备的运行状态，及时发现异常情况并进行维修保养。
简述红外探测器的类型及工作原理、性能参数及其物理含义、工作的三个大气窗口的波长范围
2.简述红外探测器的类型（1）及各自的工作原理（2）、红外探测器的性能参数及其物理含义（3）、红外探测器工作的三个大气窗口的波长范围（4）、热绝缘结构的热探测机理的红外探测器设计中的重要性（5）。
（1）红外探测器的类型常见的红外探测器的分类（红外热传感器还要加上气体型）（2）各自工作原理一、热传感器红外热传感器的工作是利用辐射热效应。
探测器件接收辐射能后引起温度升高，再由接触型测温元件测量温度改变量，从而输出电信号。
热探测器主要有四类：热释电型、热敏电阻型、热电阻型和气体型。
1.热敏电阻型热敏电阻是由锰、镍、钴的氧化物混合后烧结而成。
热敏电阻一般制成薄片状，当红外辐射照射在热敏电阻片上，其温度升高，电阻值减小。
测量热敏电阻值变化的大小，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。
2.热电偶型热电偶是由热电功率差别较大的两种金属材料（如铋/银、铜/康铜、铋/铋锡合金等）构成。
原理：当红外辐射入射到热电偶回路的测温接点上时，该接点温度升高，而另一个没有被红外辐射辐照的接点处于较低的温度，此时，在闭合回路中将产生温差电流，同时回路中产生温差电势。
温差电势的大小，反映了接点吸收红外辐射的强弱。
3.气体型高莱气动型传感器是利用气体吸收红外辐射后，温度升高，体积增大的特性，来反映红外辐射的强弱。
红外辐射通过窗口入射到吸收膜上，吸收膜将吸收的热能传给气体，使气体温度升高。
气压增大，从而使柔镜移动。
在室的另一边，一束可见光通过栅状光栏聚焦在柔镜上，经柔镜反射回来的栅状图像又经过栅状光栏投射到光电管上。
当柔镜因压力变化而移动时，栅状图像与栅状光栏发生相对位移，使落到光电管上的光量发生改变，光电管的输出信号也发生改变。
这个变化量就反映出入射红外辐射的强弱。
这种传感器的恃点是灵敏度高，性能稳定。
4.热释电型热释电型传感器用具有热释电效应的材料制作的敏感元件。
热释电材料是一种具有自发极化特性的晶体材料。
红外探测技术的应用及发展
红外探测技术的应用及发展红外探测技术是一种基于物体辐射的无损检测技术，广泛应用于军事、安防、航天航空、环境监测、医疗诊断等领域。
随着技术的发展，红外探测技术不断进步和突破，取得了许多重要的应用成果。
本文将从应用领域和技术发展两个方面来探讨红外探测技术的应用及发展。
1. 军事领域军事领域是红外探测技术的主要应用领域之一。
红外探测技术可以应用于目标探测、侦察、导航、火力控制、无人机作战等方面。
通过红外探测技术，可以实时监测敌方的动态、侦测隐身飞机和导弹、指导武器系统的打击目标，提高战斗效能和保障作战安全。
2. 安防领域红外探测技术在安防领域有着广泛的应用。
可以用于入侵报警系统、人员检测、烟雾探测、火灾预警等方面。
红外探测技术可以实时监测和识别人员和物体在一定范围内的热辐射，发现异常情况并及时报警，提升安全防范能力。
3. 航天航空领域航天航空领域也是红外探测技术的重要应用领域。
红外探测技术可以用于天体观测、遥感测绘、导航与导弹制导等方面。
通过红外探测技术，可以观测和探测行星、恒星、星系等天体，并进行物质组成、温度分布等的测量，提供重要的科学数据。
4. 环境监测领域红外探测技术在环境监测领域有着广泛的应用。
可以用于气象预测、大气污染监测、气候变化研究等方面。
通过红外探测技术，可以实时监测大气温度、湿度、气体成分等参数，提供准确的环境数据，为环境保护和气候变化研究提供重要依据。
5. 医疗诊断领域红外探测技术在医疗诊断领域也有着重要的应用。
可以用于体温测量、病灶检测、血流监测等方面。
通过红外探测技术，可以非接触式测量人体温度，提高测量的精确度和便捷性；红外探测技术可以检测人体表面的热辐射，辅助病灶的诊断和治疗，提高医疗效果。
红外探测技术的发展经历了几个阶段，从第一代到第四代，不断取得了重要的突破和进展。
1. 第一代红外探测技术第一代红外探测技术主要基于热电效应和热敏材料。
这种技术具有简单、低成本、可靠等优点，但灵敏度较低，分辨率不高，应用受到一定的限制。
红外传感器的分类和原理
红外传感器的分类和原理
红外传感器是一种能够检测、感知和测量周围环境中红外辐射的设备。
根据其工作原理和应用领域的不同，红外传感器可以被分为多种不同的类型。
首先，根据其工作原理，红外传感器可以被分为热释电型、红外线光电型和红外线光学型传感器。
热释电型红外传感器利用材料在红外辐射下产生的热量来检测目标物体，当目标物体进入传感器的侦测范围并吸收或反射红外辐射时，会导致传感器内部产生温度变化，从而产生电信号。
红外线光电型传感器则是利用红外线的光电效应来工作，当目标物体进入传感器的探测范围时，会反射或发射出红外光线，传感器通过光电二极管等器件来检测这些光信号的变化，从而实现目标的探测和测距。
红外线光学型传感器则是利用红外线的透射、反射、吸收等光学特性来工作，通过透镜、滤光片等光学器件来捕捉目标物体发出或反射的红外辐射，然后转换成电信号进行处理。
其次，根据其应用领域和功能特点，红外传感器也可以被分为
人体红外传感器、红外测温传感器、红外遥控传感器等不同类型。
人体红外传感器主要应用于安防监控、智能家居等领域，可以
检测到人体的红外辐射，从而实现对人体活动的监测和控制。
红外测温传感器则主要用于测量目标物体的表面温度，广泛应
用于工业生产、医疗诊断、环境监测等领域。
红外遥控传感器则是应用于红外遥控设备中，可以接收和解码
红外遥控信号，实现对电视、空调、音响等家用电器的远程控制。
总的来说，红外传感器的分类主要包括热释电型、红外线光电
型和红外线光学型传感器，以及人体红外传感器、红外测温传感器、红外遥控传感器等不同类型，其工作原理和应用领域各有特点，可
以满足不同场景下的需求。
红外传感器分类工作原理及发展应用前景
一、红外传感器概述将红外辐射能转换成电能的光敏元件称为红外传感器，也常称为红外探测器。
红外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。
在物理学中，我们已经知道可见光、不可见光、红外光及无线电等都是电磁波，其中红外线又称红外光，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，响应快等优点。
红外技术是在最近几十年中发展起来的一门新兴技术。
它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。
(一)红外辐射的产生红外辐射是由于物体(固体、液体和气体)内部分子的转动及振动而产生的。
这类振动过程是物体受热而引起的，只有在绝对零度(-273.16℃)时，一切物体的分子才会停止运动。
所以在绝对零度时，没有一种物体会发射红外线。
换言之，在一般的常温下，所有的物体都是红外辐射的发射源。
例如火焰、轴承、汽车、飞机、动植物甚至人体等都是红外辐射源。
红外线和所有的电磁波一样，具有反射、折射、散射、干涉及吸收等性质，但它的特点是热效应非常大，红外线在真空中传播的速度3×108m／s，而在介质中传播时，由于介质的吸收和散射作用使它产生衰减。
红外线的衰减遵循如下规律0*e^()。
式中，I为通过厚度为x的介质后的通量；I0为射到介质时的通量；e为自然对数的底；K为与介质性质有关的常数。
金属对红外辐射衰减非常大，一般金属材料基本上不能透过红外线；大多数的半导体材料及一些塑料能透过红外线；液体对红外线的吸收较大，例如厚l()的水对红外线的透明度很小，当厚度达到时，水对红外线几乎完全不透明了；气体对红外辐射也有不同程度的吸收，例如大气(含水蒸汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等)就存在不同程度的吸收，它对波长为1～5µm，8～14µm之间的红外线是比较透明的，对其他波长的透明度就差了。
红外探测器的介绍
红外探测器的分类方式
按工作方式可分为主动式红外探 测器和被动式红外探测器。
红外探测器的分类方式
红外探测器按探测范围来分，又 可分为点控红外探测器、线控红 外探测器、面控红外探测器和空 间防范红外探测器。
过渡
除了以上区分以外，还有其 他方式的划分。在实际应用 中，根据使用情况不同，合 理选择不同防范类型的红外 探测器，才能满足不同的安 全防范要求。
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布局图示
红外的选购
根据实际现场环境和用户的安全防范 要求，合理的选择和安装各种红外探 测器，才能较好的达到安全防范的目 的。当选择和安装红外探测器不合适 时，有可能出现安全防范的漏洞，达 不到安全防范的严密性，给入侵者造 成可乘之机，从而给安全防范工作带 来不应有的损失。
红外的选购
红外探测器作为传感探测装置，用来 探测入侵者的入侵行为及各种异常情 况。在各种各样的智能建筑和普通建 筑物中需要安全防范的场所很多。这 些场所根据实际情况也有各种各样的 安全防范目的和要求。因此，就需要 各种各样的红外探测器，以满足不同 的安全防范要求。
红外探测器的介绍
前言
红外探测器英文名Infrared Detector，商品买卖中，人们又叫红外报 警器，随着人们安防意识的增强，现代化安防越来越离不开它。
目录
红外探测选购
红外探测器的分类方式
按工作原理主要可分为红外烟雾 探测器、被动式红外/微波红外 探测器、玻璃破碎红外探测器、 振动红外探测器、磁控开关红外 探测器、开关红外探测器、声音 探测器等许多种类。
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红外探测器分类及应用
红外探测器是能对外界红外光辐射产生响应的光电传感器，是目前传感器领域发展的重点之一。
利用它制成的探测器是军事、气象、农业、工业、医学等方面需要的设备，它涉及物理、材料等基础科学和光学、机械、微电子和计算机等多学科领域的综合科学技术。
按照工作机理分类：
热探测器和光子探测器的分类和特点
·光子探测器：光子探测器的工作机理是利用入射光辐射的光子流与探测器材料中的电子互相作用，从而改变电子的能量状态，引起各种电学现象，这种现象称为光子效应。
光子探测器有内光电和外光电探测器两种，后者又分为光电导，光生伏特，光电发射型，光磁电型等四种。
·热探测器：红外热探测器的工作原理是利用辐射热效应。
探测器件接收辐射能量后引起温度升高，再由接触型测温元件测量温度改变量，从而输出点型号。
热探测器主要有四类：热电堆，热释电型，和气体型。
光子探测器和热探测器的分类和特点
类型 典型敏感材料 特点
光子 探测器 光导型（光敏电阻） MCT,PbS,PbSe 灵敏度高，响应速度
快，具有较高的响应频
率，一般需在低温下工
作，探测波段较窄 光伏型 MCT,InSb,PbSnTe
光电发射型 PiSi/Si, IrSi/Si
光磁电型 PEM
热探 测器
热敏电阻 Mn，Ni,Co的氧化物材料 响应时间较长，灵敏度
较低，响应波段宽，可
以在室温下工作，使用
简单。
热释电 LiTaO3晶体，压电陶瓷PZT，
高分子薄膜PVFZ
气体型 高莱气动传感器
热电堆和热电偶 金铁镍铬合金，钨-铼合金
光子探测器和热探测器的性能特点比较
性能 光子探测器 热探测器
灵敏度 高 较低
响应时间 短（us量级） 长（通常ms量级） 光谱响应范围 特定波长灵敏 理论上与波长分布无关 D*值 高 低 工作条件 室温或制冷 一般为室温 成本 高 低
光子探测器的介绍和应用
1. 光导型探测器：
当红外辐射照射在某些半导体材料表面上时，半导体材料中有些电子和空穴可
以从原来不导电的束缚状态变为能导电的自由状态，使半导体的导电率增加，
这种现象叫光电导现象，利用光电导现象制成的探测器成为光电导探测器。
应用：水分分析，火焰探测，红外光谱仪，火车轴温检测，安防，军事等，
2. 光伏型探测器：
当红外辐射照射在某些半导体材料的pn结上时，在结内电场的作用下，自由电子移向n区，空穴移向p区。
如果pn结两端便产生一个附加电势，称为光生电动势。
利用这个效应制成的探测器称为光伏型探测器。
应用：光功率计，光纤通讯，气体检测，水分检测，血液分析等
3. 光电发射型探测器：
当物质受到红外线照射时，电子得到了足够的光能后从物质表面上放射出来的现象，称为光电子发射效应。
发射出来的电子称为光电子。
光电子形成的电流即为光电流。
这种探测器称为光电发射型探测器
应用：红外辐射强度测试，激光定位等
4.光磁电型探测器：
当红外辐射照射在某些半导体材料表面上时，材料表面额电子和空穴将向内部扩散，在扩散中若受强磁场的作用，电子与空穴则各偏向一边，因而产生开路电压，这种效应的探测器称为光磁电型探测器
应用：红外辐射强度测试，气体检测，激光脉冲测试
热探测器的介绍和应用
1. 热敏电阻探测器：
热敏电阻是有锰，镍，钴的氧化物混合后烧结而成。
热敏电阻一般制成薄片状，当红外辐射照射在热敏电阻片上，其温度升高，电阻值减小。
测量热敏电阻值的变化，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。
应用：工业流程温度测试，家用温度传感，电源电池温度监控等
2. 热释电探测器
当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象，被称为热释电效应。
这种探测器为热释电探测器
应用：气体探测，人流量监测，安防等
3. 气体型探测器
利用气体吸收红外辐射后，温度升高，体积增大的特性，来反映红外辐射的强度。
主要的探测器为高莱气动型探测器。
应用：红外和Thz辐射探测器
4.热电偶和热电堆探测器
热电偶是基于温差电效应工作的。
单个热电偶提供的温差电动势比较小，满足不了某些应用的要求，所以常把几个或几十个热电偶串接起来组成热电堆。
热电堆可以比热电偶提供更大的温差电动势，新型的热电堆采用薄膜技术制成，因此，称为薄膜型热电堆。
应用：温度测量，运动感应，存在检测等。