紅外線傳感器

1、標(biāo)題:姓名：李洪文學(xué)院：電子信息工程專業(yè)：光電摘要：紅外技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)為大家所熟知，這種技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代科技國(guó)防和工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。紅外線傳感器是利用物體產(chǎn)生紅外輻射的特性， 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)的傳感器。本文所介紹的紅外探測(cè)器和無損探傷，是一種非常有應(yīng)用潛力的 傳感器。它能檢測(cè)人或某些動(dòng)物發(fā)射的紅外線并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。本文先介紹紅外探測(cè) 器的原理，然后再描述其發(fā)展和應(yīng)用前景。關(guān)鍵字： 紅外輻射，紅外探測(cè)器，無損探傷。Abstract :?The?Infrared?Technology?develops?the?present,?already?knew?very ?well?for

2、?everybody,?this?kind?of?technology?already?in?domains?and?so?on?mod ern?science?and?technology,?national?defense?and?industry?and?agriculture?has ?obtained?the widespread?application.The?infrared?sensor?has?the?infrared?radiation?charact eristic?using?the?object,?the?realization?automatic?detection

3、?sensor.This?art icle?introduced?the?,It?is?one?kind?has?the?application?potential?sensor?extr emely.It?can?examine?the?human?or?certain?animal?launch?infrared?and?transfor ms?the?electrical?signal?to?output.This?article?introduced?first?the?pyroelec tric?sensor?the?principle,?then?describes?the?pas

4、sive?form?pyroelectric?infra redsensor?correlation?special-purpose?integrated?circuit?processingtechnology ?again?as?well?as?the?improvement?measure?which?makes?in?view?of?its?flaw.? Key?word:?Infrared?probe?head;?Pyroelectric?effect;?Passive?form;Describethed evelopmentandapplicationprospect世界上的物體只

5、要溫度高于絕對(duì)零度（-273.15 ）就會(huì)產(chǎn)生熱輻射現(xiàn)象，其實(shí)熱輻射也 能差生折射反射等現(xiàn)象。這樣便產(chǎn)生了紅外傳感技術(shù)，應(yīng)用于軍事、農(nóng)業(yè)、生活、災(zāi)區(qū)、 防盜等等。紅外儀器接受被測(cè)物體發(fā)出或者反射的紅外線，從而掌握被測(cè)物體的位置。作 為紅外技術(shù)的研究核心。二：紅外線傳感器的概述2.1 :紅外線傳感器定義：紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。工程上把紅外線 占據(jù)的電磁波普的位置分為：近紅外，中紅外，遠(yuǎn)紅外，極遠(yuǎn)紅外。任何物質(zhì)，只要它本 身具有一定的溫度（高于絕對(duì)零度），都能輻射紅外線。2.2 紅外線傳感器原理:利用物體產(chǎn)生紅外輻射的特性，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)的傳感器。2.3 基本特

6、點(diǎn)：1、是一種不可見光。波長(zhǎng)范圍大致在 0.751000N mi工程上又把紅外線所占據(jù)的波 段分為四部分，即近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外和極遠(yuǎn)紅外 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傳播，具有明顯的波粒二相性。大氣層對(duì)不同波長(zhǎng)的紅 外線存在不同的吸收帶，紅外線在通過大氣層時(shí)，有三個(gè)波段透過率高，它們是22.6仙mi 35pm和814小由統(tǒng)稱它們?yōu)椤按髿獯翱凇?。這三個(gè)波段對(duì)紅外探測(cè)技術(shù)特別重要， 因此紅外探測(cè)器（如遙感探測(cè)）一般都工作在這三個(gè)波段（大氣窗口）之內(nèi)。2.4 紅外輻射的性質(zhì)：1 .金屬對(duì)紅外輻射衰減非常大,一般金屬基本不能透過紅外線。2 .氣體對(duì)紅外輻射也有

7、不同程度的吸收。3 .介質(zhì)不均勻、晶體材料的不純潔、有雜質(zhì)或懸浮小顆粒等都會(huì)引起對(duì)紅外輻射的散 射。4 .實(shí)踐證明，溫度越低的物體輻射的紅外線波長(zhǎng)越長(zhǎng)。由此在應(yīng)用中根據(jù)需要有選擇 的接受某一定范圍的波長(zhǎng)，就可以達(dá)到測(cè)量的目的2.5 紅外傳感器的組成：1 .紅外輻射源（有紅外輻射的物體，只要溫度高于絕對(duì)零度）2.紅外探測(cè)器（能將紅外輻射能轉(zhuǎn)換為電能的光敏原件）紅外輻射的基本定律基爾霍夫定律：一個(gè)物體向周圍輻射能量的同時(shí)，也吸收周圍物體的 輻射能，希爾霍夫定律指物體的輻射發(fā)射量 Er和吸收率a之比與物體的性質(zhì)無關(guān)，總等 于同一溫度下絕對(duì)黑體的輻射能量。2.6 紅外傳感器的工作原理：1 .待測(cè)目標(biāo)。

8、根據(jù)待測(cè)目標(biāo)的紅外特性可進(jìn)行紅外系統(tǒng)的設(shè)定。2 .大氣衰減。由于發(fā)生散射和吸收。3 .光學(xué)接收器。接收紅外輻射并傳給紅外傳感器。4 .輻射調(diào)節(jié)器。提供目標(biāo)方位信息，濾除干擾信號(hào)。5 .紅外探測(cè)器。紅外輻射與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的物理效應(yīng)探測(cè)紅外輻射傳感器。6 .探測(cè)器制冷。由于部分探測(cè)器只能在低溫條件下進(jìn)行。7 .信號(hào)處理系統(tǒng)。從信號(hào)中提取信息傳到顯示器。J8 .顯小設(shè)備。就是終端。三：主要介紹三個(gè)紅外傳感器的應(yīng)用8.1 紅外探測(cè)器：無線紅外探測(cè)器是采用國(guó)際最先進(jìn)的數(shù)字處理技術(shù)開發(fā)而成的智能型雙元式探測(cè)器， 它主要采用雙元被動(dòng)紅外熱釋電傳感器和特殊的光輯分析判斷，帶微電腦數(shù)字信號(hào)處理， 完善的溫度

9、補(bǔ)償，獨(dú)有的防誤報(bào)算法，低功耗，性能穩(wěn)定，抗干擾性強(qiáng)，是一種高性價(jià)比 的無線紅外防盜探測(cè)器。將探測(cè)器左邊的電源開關(guān)打到下面，此時(shí)探測(cè)器電源接通，面殼上的報(bào)警指示燈點(diǎn) 亮約3秒，同時(shí)也發(fā)射出無線信號(hào)，報(bào)警3秒后探測(cè)器進(jìn)入穩(wěn)定程序，時(shí)間大約是50秒， 穩(wěn)定時(shí)間到，開始進(jìn)入下一輪探測(cè)監(jiān)控。當(dāng)有人進(jìn)入探測(cè)器的探測(cè)范圍內(nèi)時(shí)， 探測(cè)器報(bào)警指示燈點(diǎn)亮，同時(shí)發(fā)射出無線信號(hào)。只要報(bào)警后，便要等50秒后才會(huì)進(jìn)入下一輪報(bào)警；如探測(cè)器一直處于監(jiān)控狀態(tài)，則 無論何時(shí)只要有人進(jìn)入監(jiān)控區(qū)域，則立刻產(chǎn)生報(bào)警。在紅外線探測(cè)器中，熱電元件檢測(cè)人體的存在或移動(dòng)，并把熱電元件的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換 成電壓信號(hào)。然后，對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行波形分析。

10、于是，只有當(dāng)通過波形分析檢測(cè)到由人體 產(chǎn)生的波形時(shí)，才輸出檢測(cè)信號(hào)。例如，在兩個(gè)不同的頻率范圍內(nèi)放大電壓信號(hào)，且將被 放大的信號(hào)用于鑒別由人體引起的信號(hào)。于是，誤將諸如熱電元件的爆米花噪聲一類噪聲 當(dāng)作為由人體所產(chǎn)生而在準(zhǔn)備加以檢測(cè)乃得以防止。該紅外線探測(cè)器包括紅外線發(fā)射器、接收器、以及信號(hào)處理器，信號(hào)處理器的信號(hào)輸 出端經(jīng)紅外線發(fā)射電路與紅外線發(fā)射器連接；信號(hào)輸入端經(jīng)紅外線接收電路與紅外線接收 器連接，其反饋信號(hào)輸出端與外圍控制電路連接。本技術(shù)采用微型單片機(jī)作為信號(hào)處理器產(chǎn)生編碼信號(hào)，驅(qū)動(dòng)紅外線發(fā)射器發(fā)出帶有編 碼信號(hào)的紅外線信號(hào)，并實(shí)時(shí)檢測(cè)經(jīng)過放大電路處理后的反射信號(hào)，其編碼信號(hào)能夠保證

11、多個(gè)相同型號(hào)的傳感器同時(shí)同地工作而不相互干擾。而且工作頻率一致、可靠性高、功耗 小。8.2 紅外無損探傷儀：以金屬板的內(nèi)部裂紋探測(cè)為例。用紅外輻射掃描金屬板，同時(shí)掃描同步器。紅外輻射不能通過金屬板卻可以通過裂紋。紅外接收機(jī)接收?qǐng)D像進(jìn)行圖像處理在顯示器得到圖像，與同步器所得圖像進(jìn)行對(duì)比這樣就得到有裂紋的圖像，可以精確的找到裂紋部位。詳細(xì)的說：將紅外輻射對(duì)金屬板進(jìn)行均勻照射，利用金屬對(duì)紅外輻射的吸收與縫隙（含有某種氣體或真空）？對(duì)紅外輻射的吸收所存在的差異，可以探測(cè)出金屬斷裂空隙。當(dāng)紅外輻 射掃描器連續(xù)發(fā)射一定波長(zhǎng)的紅外光通過金屬板時(shí)，在金屬板另一側(cè)的紅外接收器也同時(shí) 連續(xù)接收到經(jīng)過金屬板衰減的紅

12、外光；如果金屬板內(nèi)部無斷裂，輻射掃描器在掃描過程中， 紅外接收器收到的是等量的紅外輻射；如果金屬板內(nèi)部存在斷裂，紅外接收器在輻射掃描 器在掃描到斷裂處時(shí)所接收到的紅外輻射值與其他地方不一致，利用圖像處形技術(shù)，就可 以顯示出金屬板內(nèi)部缺陷的形狀。紅外無損探傷技術(shù)特點(diǎn)：1 .加熱和探傷設(shè)備都比較簡(jiǎn)單。2 .能針對(duì)各種特殊的需要設(shè)計(jì)出合適的方案。因此它的應(yīng)用范圍也是非常廣泛，例如金屬、陶瓷、塑料、橡膠等材料中的裂縫、空洞、 異物、氣泡截面變形等各種缺陷的探傷，結(jié)構(gòu)的檢查，焊接質(zhì)量的鑒定以及電子器件和線 路的可靠性的檢測(cè)等。都可以用紅外無損探測(cè)技術(shù)來解決。3.3熱釋電紅外傳感器熱釋電紅外傳感器用途最為

13、廣泛。熱釋電紅外報(bào)警器只能安裝在室內(nèi)，其誤報(bào)率與安 裝的位置和方式有極大的關(guān)系。正確的安裝應(yīng)滿足下列條件：(1)報(bào)警器應(yīng)離地面2.02.2米。(2)報(bào)警器應(yīng)遠(yuǎn)離空調(diào)、冰箱、火爐等空氣、溫度變化比較敏感的地方。(3)報(bào)警器探測(cè)范圍內(nèi)不得有隔屏、家具、大型盆景或其他隔離物。(4)報(bào)警器不要直對(duì)窗口，否則窗外的熱氣流擾動(dòng)和人員走動(dòng)會(huì)引起誤報(bào)，有條件的話最好把窗簾拉上。另外，報(bào)警器也不要安裝在有強(qiáng)氣流活動(dòng)的地方。這樣做更好的滿足熱釋電紅外報(bào)警器的要求?？垢蓴_性能防小動(dòng)物干擾：探測(cè)器安裝在推薦的使用高度，對(duì)探測(cè)范圍內(nèi)地面上的小動(dòng)物，一 般不產(chǎn)生報(bào)警?？闺姶鸥蓴_：抗燈光干擾：探測(cè)器在正常靈敏度的范圍內(nèi)，受

14、 3米外H4鹵素?zé)敉高^玻璃照射， 不產(chǎn)生報(bào)警。紅外線熱釋電傳感器對(duì)人體的敏感程度還和人的運(yùn)動(dòng)方向關(guān)系很大。紅外線熱釋電傳 感器對(duì)于徑向移動(dòng)反應(yīng)最不敏感，而對(duì)于橫切方向(即與半徑垂直的方向)移動(dòng)則最為敏感 在現(xiàn)場(chǎng)選擇合適的安裝位置是避免紅外探頭誤報(bào)、求得最佳檢測(cè)靈敏度極為重要的一環(huán)。優(yōu)點(diǎn)：本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好。價(jià)格低廉。缺點(diǎn)：容易受各種熱源、光源干擾被動(dòng)紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收。環(huán)境溫度和人體溫度接近時(shí)，探測(cè)和靈敏度明顯下降，有時(shí)造成短時(shí)失靈。紅外傳感器的發(fā)展前景：紅外探測(cè)器應(yīng)用可以用于非接觸式的溫度測(cè)量，氣體成分分析，無損探傷，熱像檢測(cè)，

15、 紅外遙感以及軍事目標(biāo)的偵察，搜索,跟蹤和通信等.紅外傳感器的應(yīng)用前景隨著現(xiàn)代科學(xué) 技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)更加廣闊.在將來的發(fā)展中，主要在紅外傳感器的性能和靈敏度將會(huì)二較 大的提高.發(fā)展趨勢(shì)主要有：(1)智能化.目前的紅外傳感器主要結(jié)合外圍設(shè)備來使用 ，而智能傳感器內(nèi)置微處理器 能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器與控制單元的雙向通信，具有小型化，數(shù)字通信，維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，能夠單 獨(dú)作為一個(gè)模塊獨(dú)立工作.(2)微型化.傳感器微型化一個(gè)必然趨勢(shì).現(xiàn)在應(yīng)用中，由于紅外傳感器的體積問題，導(dǎo) 致其使用程度遠(yuǎn)不如熱電隅來的好.所以紅外傳感器微型化便攜與否對(duì)其發(fā)展前途的影響 是不可忽略的.(3)高靈敏度及高性能.在醫(yī)學(xué)上，人體體溫測(cè)試方面，紅外傳感器因測(cè)量的快速性而得 到了相當(dāng)?shù)膽?yīng)用，但局限于其準(zhǔn)確度不高而沒辦法取代現(xiàn)有的體溫測(cè)量方法 .因此，紅外傳 感器高靈敏度及高性是其未來發(fā)展的必然趨勢(shì).雖然現(xiàn)階段的紅外傳感器還有很多的不足，但紅外傳感器已經(jīng)在現(xiàn)代化的生產(chǎn)實(shí)踐中 發(fā)揮著它的巨大作用，隨著探測(cè)設(shè)備和其他部分的技術(shù)的提高，紅外傳感器能夠擁有更多 的性能和更好的靈敏度，也將