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紅外傳感器的應用及發展趨勢

文章出處:網責任編輯:作者:人氣:-发表时间:2019-05-05 09:32:00【
  現如今,紅外傳感器技術已經非常成熟,而且已經融入到人們的日常生活中,發揮著巨大的作用。

在了解紅外傳感器之前,首先,我们应该了解一下,什么是红外线,或者叫红外光。

我們知道,光線也是一種輻射電磁波,以人類的經驗而言,通常指的是肉眼可見的光波域是從400nm(紫光)到700nm(紅光)可以被人類眼睛感覺得到的範圍。

我們把紅光之外、波長760nm1mm之間輻射叫做紅外光,紅外光是肉眼看不到的,但通過一些特殊光學設備,我們依然可以感受到。

紅外線是一種人類肉眼看不見的光,所以,它具有光的一切光線的所有特性。但同時,紅外線還有一種還具有非常顯著的熱效應。所有高于絕對零度即-273℃的物質都可以産生紅外線。

因此,簡單地說,紅外線傳感器是利用紅外線爲介質來進行數據處理的一種傳感器。

紅外傳感器的种类

根据发出方式不同,紅外傳感器可分为主动式和被动式两种。

主动紅外傳感器的工作原理及特性

主动紅外傳感器的发射机发出一束经调制的红外光束,被红外接收机接收,从而形成一条红外光束组成的警戒线。当遇到树叶、雨、小动物、雪、沙尘、雾遮挡则不应报警,人或相当体积的物品遮挡将发生报警。

主動紅外探測器技術主要采用一發一收,屬于線形防範,現在已經從最初的但光束發展到多光束,而且還可以雙發雙受,最大限度的降低誤報率,從而增強該资源种子多到爆的穩定性,可靠性。

由于红外线属于环境因素不相干性良好(对于环境中的声响、雷电、振动、各类人工光源及电磁干扰源,具有良好的不相干性)的探测介质;同时也是目标因素相干性好的资源种子多到爆(只有阻断红外射束的目标,才会触发报警),所以主动式紅外傳感器器将会得到进一步的推广和应用。

被动紅外傳感器器的工作原理及特性

被动紅外傳感器是靠探测人体发射的红外线来进行工作的。传感器器收集外界的红外辐射进而聚集到紅外傳感器上。紅外傳感器通常采用热释电元件,这种元件在接收了红外辐射温度发出变化时就会向外释放电荷,检测处理后产生报警。

這種傳感器是以探測人體輻射爲目標的。所以輻射敏感元件對波長爲10μm左右的紅外輻射必須非常敏感。爲了對人體的紅外輻射敏感,在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的濾光片,使環境的幹擾受到明顯的控制作用。

被动紅外傳感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反,环境背景辐射对两个热释电元几乎具有相同的作用,使其产生释电效应相互抵消,于是探测器无信号输出。

一旦入侵人進入探測區域內,人體紅外輻射通過部分鏡而聚焦,從而被熱釋電元接收,但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同,熱釋電也不同,不能抵消,經信號處理而報警。

紅外傳感器的应用

从目前应用的情况来看,紅外傳感器有如下几个优点:

1、環境適應性優于可見光,尤其是在夜間和惡劣天候下的工作能力;

2、隱蔽性好,一般都是被動接收目標的信號,比雷達和激光探測安全且保密性強,不易被幹擾;

3、由于目標和背景之間的溫差和發射率差形成的紅外輻射特性進行探測,因而識別僞裝目標的能力優于可見光;

4、與雷達系統相比,紅外系統的體積小,重量輕,功耗低。

近年来,紅外傳感器的发展趋势主要体现在以下四个方面:

一是采用新型材料和處理技術,使得傳感器的紅外探測率提高,響應波長增大,響應時間縮短,像素靈敏度和像素密度更高,抗幹擾性能提高,生産成本降低。如PyreosIrisys公司已推出薄膜和陶瓷混合的新型熱釋電敏感技術,使得敏感元件可以實現陣列化。

二是传感器的大型化和多功能化。随着微电子技术的发展和传感器的应用领域的不断扩大,紅外傳感器正从小型、单一功能,向大型化、多功能化方向发展。

如国外所研制的大型紅外傳感器(16×1664×64像素)除可进行温度场测量外,还可获得先进的、小型紅外傳感器所不具有的人体探测功能(即可精确定位个人在空间中的位置,即使人不活动,也可识别出)或大型区域的安全监视等功能,十分适宜于家庭自动化、医疗保健、安全防护等场合的应用。

此外,新型多光譜傳感器的研制,也大大改善了紅外成像陣列的功能性。

三是传感器的智能化。新型的智能紅外傳感器通常内置多个微处理器,具备傅里叶变换、小波变换等先进数字信号处理或补偿功能,自诊断功能,双向数字通信等功能,使得传感器的稳定性、可靠性、信噪比、便利性等性能大大提高。

四是傳感器的進一步微型化、集成化。采用片上集成技術(包括盲元替代、非均勻性校正、部分圖像處理功能等)和其它新的器件結構及新的制造工藝技術,在MEMS(微機電系統),甚至基于納米科技的NEMS(纳机电系统)推动下,紅外傳感器尺寸大为缩小,功耗大大降低,集成度显著提高。

由于紅外傳感器的優越性能,許多主流儀表研究單位和生産制造商對它的研發投入也越來越高。

此文關鍵字:紅外傳感器

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