白彥飛

摘 要：本文論述了我國(guó)紅外線(xiàn)傳感器應(yīng)用的現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，為我國(guó)紅外線(xiàn)傳感器應(yīng)用走持續(xù)、穩(wěn)定及健康的發(fā)展道路提供了一定的見(jiàn)解。

關(guān)鍵詞：紅外線(xiàn)傳感器；應(yīng)用；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

0 前言

利用紅外線(xiàn)傳感器進(jìn)行測(cè)量工作時(shí)，其具有測(cè)量速度快，而且靈敏高的特點(diǎn)。紅外線(xiàn)傳感器可以不直接接觸被測(cè)物體而進(jìn)行測(cè)量工作。任何自身具有一定的溫度（高于絕對(duì)零度）的物質(zhì)都能輻射紅外線(xiàn)。利用紅外線(xiàn)的反射與折射，散射與干涉以及吸收等物理性能即可進(jìn)行測(cè)量工作。

對(duì)于無(wú)接觸溫度測(cè)量，無(wú)損探傷以及分析氣體成分等方面的檢測(cè)工作而言，其常需要用紅外線(xiàn)傳感器來(lái)進(jìn)行操作。例如采用紅外線(xiàn)傳感器對(duì)人體進(jìn)行遠(yuǎn)距離表面溫度測(cè)量，得到的熱像圖可及時(shí)對(duì)病變進(jìn)行診斷和治療；利用衛(wèi)星紅外傳感器監(jiān)測(cè)地球云層，可以實(shí)現(xiàn)大范圍的天氣預(yù)報(bào)，使用紅外傳感器可以檢測(cè)飛機(jī)運(yùn)行引擎過(guò)熱，等等。

1 對(duì)紅外線(xiàn)傳感器工作原理及應(yīng)用的分析與認(rèn)識(shí)

1.1 紅外傳感器原理

紅外傳感器包括光學(xué)系統(tǒng)、檢測(cè)元件和轉(zhuǎn)換電路三個(gè)部分。其中光學(xué)系統(tǒng)又分為透射式和反射式，是根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同劃分的。檢測(cè)元件按工作原理的不同又分為熱敏檢測(cè)元件和光電檢測(cè)元件。在熱敏檢測(cè)元件中常用熱敏電阻。利用紅外線(xiàn)輻射熱敏電阻時(shí)，因熱敏電阻溫度升高而使其電阻發(fā)生變化。其電阻發(fā)生變化的情史可通過(guò)轉(zhuǎn)換電路變成不同的電信號(hào)而輸出。在光電檢測(cè)元件中常用光敏元件。光敏元件是利用鍺及硅摻雜料、碲鎘汞三元合金、砷化銻、砷化銦、硒化鉛以及硫化鉛等材料制造而成的。

對(duì)紅外線(xiàn)傳感器系統(tǒng)而言，其工作原理不復(fù)雜。一個(gè)典型的傳感器系統(tǒng)各部分的實(shí)體分別是：a）待測(cè)目標(biāo)。b）大氣衰減。c）光學(xué)接收器。d）輻射調(diào)制器。e）紅外探測(cè)器。f）探測(cè)器制冷器。g）信號(hào)處理系統(tǒng)。h）顯示設(shè)備。

依照上面的流程，紅外系統(tǒng)就可以完成相應(yīng)的物理量的測(cè)量。

1.2 紅外傳感器系統(tǒng)的分類(lèi)

紅外傳感系統(tǒng)按照功能能夠分成五類(lèi)，如表1。

1.3 紅外傳感器的應(yīng)用

由于紅外溫度傳感器實(shí)現(xiàn)了無(wú)接觸測(cè)溫、遠(yuǎn)距離測(cè)量高溫等功能，而且具有較高的靈敏度，因此其在現(xiàn)在各行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。如夜視技術(shù)、紅外探測(cè)器、紅外無(wú)損探傷、紅外氣體分析儀等。

2 依靠技術(shù)進(jìn)步，以促進(jìn)紅外傳感器應(yīng)用的可持續(xù)發(fā)展

近年來(lái)，傳感器正向著微型化、高精度、高可靠性、低功耗、智能化、數(shù)字化的方向發(fā)展。其發(fā)展的結(jié)果是產(chǎn)生21世紀(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。具體說(shuō)明如表3。

對(duì)傳感器而言，其新的應(yīng)用領(lǐng)域在不斷的增長(zhǎng)，而且在全世界范圍內(nèi)其市場(chǎng)正處于穩(wěn)步發(fā)展的過(guò)程中。傳感器領(lǐng)域的主要技術(shù)將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上予以延伸和提高，以加速新一代傳感器的開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。中國(guó)的傳感器產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展已經(jīng)達(dá)到自主研發(fā)和生產(chǎn)制造產(chǎn)業(yè)化的水平。其行業(yè)已初步具備整體發(fā)展的規(guī)模，而且其已進(jìn)入到了可持發(fā)展的過(guò)程中。以MEMS為基礎(chǔ)的智能化傳感器和具有總線(xiàn)能力的傳感器將會(huì)成為全世界增長(zhǎng)最快的產(chǎn)品之一。其市場(chǎng)潛力巨大的領(lǐng)域是研發(fā)與應(yīng)用適用于汽車(chē)與過(guò)程控制等方面的產(chǎn)品，諸如慣性測(cè)量器件、微流量器件、光MEMS器件、壓力傳感器、加速度傳感器、微型陀螺和專(zhuān)門(mén)應(yīng)用于汽車(chē)領(lǐng)域的MEMS器件等。在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，用于汽車(chē)安全系統(tǒng)以及汽車(chē)車(chē)體穩(wěn)定控制和輪胎監(jiān)測(cè)的傳感器將是傳感器研發(fā)和應(yīng)用的重點(diǎn)領(lǐng)域。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，汽車(chē)與過(guò)程控制等領(lǐng)域?qū)鞲衅鞯氖褂靡髸?huì)越來(lái)越高。這樣的發(fā)展趨勢(shì)會(huì)為傳感器技術(shù)發(fā)展提供強(qiáng)大的動(dòng)力。21世紀(jì)，一方面，通過(guò)改善和提高傳感器的技術(shù)性能；另一方面，通過(guò)尋找新原理、新材料、新技術(shù)和新功能來(lái)提高傳感器的性能。紅外傳感器作為它的一部分可能會(huì)得到更大的發(fā)展。