(第10章) 红外传感器
红外传感器(最全的)
热电偶红外传感器的输出信号 较小，需要经过放大处理才能 使用。
光电导红外传感器
01
工作原理
光电导红外传感器利用光电导 效应来检测红外辐射。当红外 辐射照射到传感器表面时，传 感器吸收辐射并产生光电子， 光电子在电场的作用下形成电 流，进而产生电信号。
02 应用领域
光电导红外传感器广泛应用于 气体分析、环境监测、医疗诊 断等领域。
红外传感器的主要应用领域
温度测量
用于测量目标物体的温 度，广泛应用于工业、
医疗、科研等领域。
气体检测
利用不同气体对红外辐 射的吸收特性不同，检
测气体浓度和成分。
红外成像
利用红外传感器阵列实现 红外成像，广泛应用于军 事、消防、安防等领域。
生物医学应用
用于检测生物体的温度 和生理参数，如红外测 温、红外光谱分析等。
热电偶红外传感器
工作原理
应用领域
优点
缺点
热电偶红外传感器利用热电效 应来检测红外辐射。当红外辐 射照射到传感器表面时，传感 器吸收辐射并产生热量，导致 传感器内部产生温差，进而产 生电信号。
热电偶红外传感器广泛应用于 高温测量、气体分析、燃烧监 测等领域。
热电偶红外传感器具有高灵敏 度、高响应速度、高温稳定性 等优点。
动物行为监测
红外传感器可以用于野生动物保护领域，监测动物的活动和行为， 有助于生态保护和科学研究。
红外传感器在环境监测领域的应用
温度监测
红外传感器可以用于温度监测，尤其在室外环境温度变化 大、需要精确测量的场合，如气象观测、农业种植等。
气体检测
利用不同气体对红外光的吸收和反射特性不同，红外传感 器可以用于气体成分分析和浓度检测，如温室气体排放监 测、有毒气体泄漏检测等。
红外线传感器原理
红外线传感器原理红外线传感器是一种能够接收和感知红外线辐射的设备，通过红外线传感器，我们可以实现对环境中的红外线信号的检测和测量。
本文将介绍红外线传感器的原理以及其在各个领域的应用。
一、红外线传感器的基本原理红外线传感器利用物体发出的红外线辐射进行测量和探测。
根据物体的温度差异，物体会发射不同强度的红外线辐射。
红外线传感器能够接收并测量这种辐射，从而获取到目标物体的温度、距离、运动等相关信息。
红外线传感器的核心元件是红外线发射器和红外线接收器。
红外线发射器通过施加电压使其发射红外线辐射，而红外线接收器则用于接收目标物体发出的红外线辐射。
当有物体进入传感器的感知范围时，红外线接收器将接收到辐射信号，并转换成相应的电信号送入后续电路进行处理。
红外线传感器一般采用红外线二极管作为红外线发射器，红外线接收器则采用红外线光敏二极管或者红外线光电二极管。
红外线传感器还可以根据不同的工作原理，分为主动式和被动式两种类型。
主动式红外线传感器是通过红外线发射器主动发射红外线辐射，然后通过接收器接收反射回来的信号，用来判断目标物体的存在与否。
被动式红外线传感器则是通过接收自然环境中存在的红外线辐射，来感知目标物体的运动。
被动式红外线传感器不需要主动发射红外线信号，因此在节能方面具有一定的优势。
二、红外线传感器的应用红外线传感器具有广泛的应用领域，在工业、农业、医疗、安防等方面都有重要的作用。
1. 工业领域：红外线传感器可以用于温度测量，监控设备的运行状态以及检测产品的质量。
例如，在钢铁、玻璃等工业生产过程中，通过红外线传感器可以实时监测物体的温度，以确保生产过程的稳定和产品的质量。
2. 农业领域：红外线传感器可以用于土壤温度、水分以及植物的光合作用等参数的检测和测量，以帮助农民合理种植和管理农作物。
3. 医疗领域：红外线传感器在医疗设备中也有广泛的应用，可以用于体温测量、血氧测量以及医学影像等方面。
4. 安防领域：红外线传感器可以用于入侵报警系统、人员定位以及生活安全监测等方面。
红外传感器PPT
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转换电路
传感器是一种能把物理 量或化学量转变成便于利用 的电信号的装置。比如：人 体发射的红外线通过菲尼尔 滤光片增强后聚集到红外感 应源上——热释电元件（检 测元件），这种元件在接收 到人体红外辐射温度发生变 化时就会失去电荷平衡，向 外释放电荷，后续电路经检 验处理后即接通电源。
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红外线传感器的应用
智能楼道灯——红外线传感器
认识红外线传感器 认识红外线传感器的应用
红外线传感器的基本原理
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，响应快 等优点。
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：楼道灯，采用 红外线传感器远距离测量人体表面温度的热像图的 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
光学系统
检测元件
转换电路
光学系统
光学系统按结构不同可分 为透射式和反射式两类。一般 使用菲尼尔透镜，将探测区域 内分为若干个明区和暗区，使 进入探测区域的移动物体能以 温度变化的形式在PIR上产生 变化热释红外信号。
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检测元件
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 光电检测元 热敏检测元件 采用最多的是热 件常用的是光敏 敏电阻。当热敏 元件，通常由硫 电阻受到红外线 化铅、硒化铅、 辐射时温度升高， 砷化铟、砷化锑、 电阻发生变化， 通过转换电路变 碲镉汞三元合金、 成电信号输出。 锗及硅掺杂等材 料制成。
红外线传感器
红外线传感器红外线传感器是一种能够通过红外线探测物体信息的感应器，它广泛应用于人体识别、安防监控、智能家居等领域。
本文旨在探讨红外线传感器的原理、应用和发展趋势。
1. 红外线传感器的原理红外线传感器通过感应红外线辐射来探测物体信息。
红外线是一种电磁波，波长范围在0.75至1000微米之间，波长较短，频率较高。
由于大多数物体都会发射红外线辐射，因此，红外线传感器可以通过接收物体发射的红外线信号来探测物体。
红外线传感器分为主动式和被动式两种类型。
主动式红外线传感器需要发送红外线信号，当红外线信号遇到物体时，会被反射回传到传感器上，传感器通过接收反射的红外线信号来判断物体的存在。
主动式传感器灵敏度较高，但是因为需要发送红外线信号，所以功耗较大。
被动式红外线传感器不需要发送任何信号，它通过接收物体发射的红外线信号来探测物体存在。
被动式传感器不会影响到被感应物体，功耗较低，但是灵敏度相对较低。
以上两种传感器都有各自的优缺点，设计者需要根据应用场景的需要进行选择。
2. 红外线传感器的应用2.1 人体识别人体识别是红外线传感器的一种重要应用，它可以通过红外线信号探测到人体产生的红外线辐射，并将数据传送到处理器进行分析，从而实现人体识别的目的。
人体识别技术目前广泛应用在智能家居、安防监控等领域。
2.2 温度探测红外线传感器还可以用于温度探测。
它可以通过感受物体发出的红外线信号来计算物体表面的温度。
这种技术被应用于医疗、工业等领域。
2.3 姿态检测通过安装多个红外线传感器，在多个位置同时检测物体的位置，可以实现物体的姿态检测。
这项技术在机器人、无人驾驶、航空航天等领域有重要应用。
3. 红外线传感器的发展趋势随着科技的进步和通信技术的发展，红外线传感器的应用领域将不断扩展。
未来，红外线传感器将会应用于更加广泛的领域，并且会得到更加精确和智能的应用。
3.1 更高的精度红外线传感器的精度将会不断提高。
新材料和新制造技术的应用，将有助于红外线传感器得到更高的精度和分辨率。
《红外传感器介绍》课件
工业测温
总结词
利用红外传感器对工业设备进行非接 触测温，提高生产效率和设备安全性 。
详细描述
红外传感器能够非接触地测量各种工 业设备的表面温度，实时监测设备的 运行状态，预防设备过热或故障，保 障生产顺利进行。
医疗诊断
总结词
利用红外传感器检测人体温度分布，辅助诊断疾病。
详细描述
红外传感器能够检测人体表面温度分布，通过分析温度变化情况，辅助医生判断病情，如乳腺肿瘤、 皮肤疾病等。
在军事领域，红外传感器可用于导弹制导、夜视侦察等；在航空航天领域，可用 于飞机和卫星的红外探测和监测；在工业领域，可用于温度测量、气体分析、无 损检测等；在医疗领域，可用于红外热像仪、红外光谱仪等医疗设备的研制和应 用。
ห้องสมุดไป่ตู้art
02
红外传感器的类型
热释电红外传感器
总结词
热释电红外传感器是一种常用的红外传感器，它利用热释电效应来检测红外辐 射。
多光谱探测与成像技术是指红外传感器能够同时探测和成像多个光谱范围，从而提供更丰富 的目标信息。
多光谱探测与成像技术能够提高目标识别和分类的准确性，并有助于区分不同类型的目标。
多光谱探测与成像技术需要结合多种光学系统和信号处理算法来实现，是未来红外传感器发 展的重要方向之一。
Part
05
红外传感器的实际应用案例
低噪声等效功率的红外传感器能够更好地检测低辐射目标，提高信噪比。
NEP越低，红外传感器的性能越好，能够更好地抑制噪声干扰，提高测量精度和稳 定性。
探测波长范围
探测波长范围：红外传感器能够 检测的波长范围是有限的，通常 在700-1000纳米或者更宽的范
围。
根据不同的应用需求，可以选择 适合的探测波长范围的红外传感
红外传感器的介绍全套PPT
红外发光二极管
红外接收二极管
红外传感器模块的主要元件
红外传感器模块的工作原理
红外传感器的相关参数
35°
红外传感器模块的主要元件 外形尺寸：电路板尺寸。 红外传感器模块的主要元件 红外传感器模块的主要元件 外形尺寸：电路板尺寸。 红外传感器模块的主要元件 机器人控制技术 （微控制器） 红外传感器模块的主要元件 红外传感器模块的主要元件 红外传感器模块的主要元件 红外传感器模块的主要元件 红外传感器模块的主要元件 红外传感器模块的主要元件 红外传感器模块的主要元件 红外传感器模块的主要元件 机器人控制技术 （微控制器）
机器人控制技术
（微控制器）
电子工程系
电子信息教研室
红外传感器的介绍
电子工程系
电子信息教研室
主讲： 魏海红
红外传感器模块的主要元件
VCC GND
OUT
LM393
电压比较器
测距灵敏度 调节电位器
基本参数： 外形尺寸：电路板尺寸。 工作电压：DC 3.3V~5V 。
红外发射管
红外接收管
红外传感器模块的主要元件
红外传感器的相关参数
2~80cm
红外传感器的相关参数
THE END
电子工程系
电子信息教研室
主讲： 魏海红
Байду номын сангаас
第10章红外传感器
热释电型红外探测器是根据热释电效应制成的。 热释电效应晶体受热产生温度变化时，其原子排列 将发生变化，晶体自然极化， 在其两表面产生电荷的 现象称。
第10章 红外线传感器
用此效应制成的“铁电体”， 其极化强度与温度 有关。当红外辐射照射到已经极化的铁电体薄片表面上 时引起薄片温度升高，使其极化强度降低，表面电荷减 少，这相当于释放一部分电荷，所以叫做热释电型传感 器。如果将负载电阻与铁电体薄片相连，则负载电阻上 便产生一个电信号输出。输出信号的强弱就可以反映出 入射的红外辐射的强弱，热释电型红外传感器的电压响 应率正比于入射光辐射率变化的速率。
• 红外线气体分析仪是利用不同气体对红外波长的电磁波 能量具有特殊吸收特性的原理而进行气体成分和含量分 析的仪器。
• 吸收：红外线通过某些物质时，其中一些频率的光强度 大为减弱甚至消失。
第10章 红外线传感器
知识回顾：
• 光辐射的能量转移到物质的分子或原子中去，这样某些频 率的光能减少，而物质的分子或原子则由最低能级E0（基 态）跃进到较高能级E1（激发态）。
/ m
/ m
透 射 率 / (%)
图10-3 部分气体的红外线特征吸收峰图
第10章 红外线传感器
工业红外线气体分析仪主要用于测量混合气体中某种 组分的浓度，它的种类很多。
从物理特性上可分：分光式及非分光式； 从测量方法上可分：直读式和补偿式； 从光学结构上可分：单光束及双光束。 非分光直读式双光束红外线分析仪优点：
红外感应传感器工作原理
红外感应传感器工作原理小伙伴们！今天咱们来唠唠一个超酷的东西——红外感应传感器。
你知道吗？这玩意儿可神奇啦，就像一个有魔法的小眼睛，能感知到好多东西呢！那红外感应传感器到底是咋工作的呢？咱得先从红外线说起。
红外线啊，它就像是一种看不见的小光线，到处都有，但是咱的眼睛看不到它。
你可以把它想象成是一群超级小的精灵，在空气中跑来跑去。
红外感应传感器里面有个很重要的部分，就像是一个专门捕捉红外线精灵的小网。
这个小网是用特殊的材料做的，对红外线特别敏感。
当有东西在传感器附近的时候，这个东西就会发出红外线，或者改变周围红外线的情况。
比如说，要是一个人走过来，人的身体是有温度的呀，有温度就会向外发射红外线。
这时候呢，传感器里的小网就发现了这些红外线的变化。
它就像是一个特别机灵的小侦探，一下子就察觉到了异样。
然后呢，它就会把这个发现告诉传感器里面的另一个小助手，这个小助手就像是一个信号翻译官。
它会把红外线的变化翻译成电信号。
你可以想象成把红外线这种神秘的语言，转变成了传感器能理解的电信号语言。
这个电信号可就像是一个小信使啦。
它会快速地跑到传感器的大脑部分，这个大脑部分就会根据收到的电信号做出判断。
比如说，如果电信号显示红外线的变化很大，可能是有个大东西靠近了，那它就会决定，“这得做点什么啦。
”那它能做什么呢？这就看这个红外感应传感器是用在什么地方啦。
如果是用在自动门那里呢，当它判断有东西靠近了，就会给门的电机发个信号，就好像在说：“兄弟，有客人来啦，快把门打开。
”然后门就乖乖地打开了。
要是用在一些安防设备上，它发现有异常的红外线变化，就会发出警报声，就像在大喊：“有情况，有情况！”你看，红外感应传感器的工作原理就像一场小小的魔法表演。
从红外线这个神秘的小元素开始，到传感器的各个小部件默契配合，最后完成各种神奇的功能。
而且啊，它还特别聪明，能区分不同的情况呢。
比如说，它能知道是一只小猫经过，还是一个大活人走过来，因为不同的东西发出的红外线的强度和模式是不一样的。
红外传感器的工作原理
红外传感器的工作原理红外传感器是一种常见的传感器，其原理是利用红外辐射来感知和探测周围环境的变化。
它在很多领域都有广泛的应用，如安防系统、物体检测、人体感应等。
本文将介绍红外传感器的工作原理及其在实际应用中的使用情况。
一、红外辐射的特性红外辐射是一种电磁波，波长范围在0.75微米到1000微米之间，位于可见光的后面。
红外辐射具有以下特性：1. 红外辐射能够穿透一些透明或半透明的物质，如玻璃或塑料。
2. 不同物体的红外辐射强度、频谱分布和波形特征各不相同，这些差异可以用来区分和识别物体。
3. 热能物体会发出红外辐射，其强度与物体的温度相关。
二、红外传感器的构成红外传感器通常由红外辐射源和红外探测器两部分组成。
1. 红外辐射源：红外辐射源是一个能够发出红外辐射的元件，常见的有红外发光二极管（IR LED）和红外激光二极管。
红外辐射源通过调节电流和工作模式来产生可控的红外辐射。
2. 红外探测器：红外探测器是用于接收和检测红外辐射的元件，可以将红外辐射转化为电信号。
常用的红外探测器有红外光敏二极管（IR Photodiode）、热电偶（Thermocouple）和热释电红外探测器（Pyroelectric Sensor）。
三、红外传感器的工作原理红外传感器的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 发射：红外辐射源产生可控的红外辐射。
红外辐射可以通过反射、传导或辐射等方式传播到周围环境中。
2. 接收：红外探测器接收周围环境中的红外辐射。
当红外辐射到达红外探测器时，会引起一定的物理或电学变化。
3. 检测：红外探测器将接收到的红外辐射转化为电信号。
具体转换方式取决于红外探测器的类型。
4. 处理：通过电路或处理器对红外传感器的输出信号进行放大、滤波、去噪等处理，以提高信号的精确度和稳定性。
5. 判断：基于对红外辐射特性的分析和判断，判断周围环境或物体的状态和属性。
例如，红外传感器可以用来检测人体、物体的存在与否、距离远近、运动状态、温度等信息。
红外传感器的工作原理
红外传感器的工作原理红外传感器是一种能够感知并测量物体周围红外辐射的设备。
它利用红外辐射的物理特性，通过接收、转换和处理红外辐射信号来实现不同的应用。
本文将详细介绍红外传感器的工作原理以及其在各个领域的应用。
一、红外辐射的特性红外辐射是指波长范围在0.75μm - 1000μm之间的电磁辐射。
与可见光相比，红外辐射对于人眼来说是不可见的。
红外辐射普遍存在于我们周围的物体中，并且其辐射强度与物体的温度密切相关。
根据物体的温度不同，红外辐射可以分为短波红外和长波红外。
二、红外传感器的类型1. 热电偶传感器热电偶传感器利用热电效应，将红外辐射转换为电压信号。
当红外辐射照射到热电偶上时，热电偶会产生温度差，在电极之间产生电压。
通过测量这个电压信号的变化，可以确定物体的红外辐射水平。
2. 热敏电阻传感器热敏电阻传感器利用材料的电阻随温度变化的特性，测量红外辐射对材料温度的影响。
当红外辐射照射到热敏电阻上时，电阻值会随之变化。
通过测量电阻值的变化，可以判断红外辐射的强弱。
3. 红外光电二极管传感器红外光电二极管传感器通过光电效应，将红外辐射转换为电信号。
当红外辐射照射到光电二极管上时，会产生光电流。
通过测量光电流的大小，可以确定红外辐射的强弱。
三、红外传感器的工作原理主要包括红外辐射的接收、转换和处理三个步骤。
1. 红外辐射的接收红外传感器通过感光器件接收环境中的红外辐射。
感光器件可以是热电偶、热敏电阻或红外光电二极管等。
当感光器件受到红外辐射照射时，会产生相应的信号。
2. 红外辐射的转换接收到的红外辐射信号会经过传感器内部的转换装置进行信号转换。
不同类型的传感器采用不同的转换方式，如热电偶将红外辐射转换为电压信号，红外光电二极管将红外辐射转换为光电流等。
3. 红外辐射的处理转换后的信号会被传感器内部的处理电路进行处理和放大。
处理电路可以对信号进行滤波、放大、调节等操作，以提高传感器的性能和准确度。
经过处理后的信号可以输出到外部设备进行进一步的应用。
红外传感器名词解释(一)
红外传感器名词解释(一)红外传感器名词解释1. 红外传感器•红外传感器是一种能够感知红外辐射、并将其转化为电信号的装置。
•例如，红外接收器是一种红外传感器的应用，用于感知红外信号并将其转化为电信号，常用于无线通信、红外遥控等领域。
2. 红外辐射•红外辐射是一种电磁辐射，其波长长于可见光，但短于微波。
•例如，人体发出的热量即为红外辐射，红外传感器可以感知并测量这些红外辐射来判断人体的位置、活动等信息。
3. 红外光•红外光是指波长长于可见光红色的电磁辐射。
•例如，红外线摄像机使用红外光来拍摄黑暗环境下的图像，红外传感器可以感知红外光线来确定是否有人或物体靠近。
4. 热成像•热成像是利用红外辐射实现的一种成像技术，用于显示物体的红外辐射分布。
•例如，热成像技术在军事、消防等领域具有广泛应用，红外传感器可以用于捕捉并解析这些红外辐射信号来生成热成像图像。
5. 红外感应•红外感应是指利用红外传感器感知环境中的红外信号以实现相应的功能。
•例如，自动门通常使用红外感应器来检测有人靠近并打开门，红外传感器可以对人体发出的红外信号进行感知并触发相应的开关操作。
6. 红外测温•红外测温是利用红外传感器测量物体的表面温度的一种方法。
•例如，医疗领域中常使用红外测温仪来非接触性地测量人体的体温，红外传感器可以感知物体表面的红外辐射并将其转化为温度数值。
以上是对红外传感器相关名词的解释和举例说明。
红外传感器作为一种重要的感知设备，在许多领域都有着广泛的应用，如安防监控、自动化控制、医疗诊断等。
通过感知红外辐射，红外传感器可以实现物体检测、温度测量、图像拍摄等功能，为我们的生活带来了便利与安全。
红外传感器
5.热释电红外红传感器（探测器）
主要是由一种高热电系数的材料的探测元件，在每个探 测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极 性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元 件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装 在探头内的场效应管放大后向外输出。
为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探 测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成， 将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊 光学系统的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大70 分贝以上，这样就可以测出10~20米范围内人的行动。
在一个特制的红外检测器中，再将热量转换成温度或 压力，测量这个温度和压力，就可以准确地测量被分 析气体的浓度。
气体分析仪测量过程
1-光源； 2-切光片； 3-同步电机； 4-测量气室； 5-参比气室； 6-滤光气室； 7-检测气室； 8-前置放大器； 9-主放大器； 10-记录器
优点：
选择性好，灵敏度高，测量范围广，精度较高， 常量为1~2.5级，低浓度（ppm）为2~5级，响应速度 快。
MCU
给出控制信号
可实现温度 的循环控制
红外温度传感器的正确使用
由于该传感器是接收由透镜入射的红外光，所以范围非常重要，如果被 测物体以外的红外光也被采集，就意味着非被测物体的信息也被采集，从而 影响到测量的准确性。所以镜头的选择，目标物距离的计算尤为重要。
红外线气体分析仪
红外线气体分析仪是利用不同气体对红外波 长的电磁波能量具有特殊吸收特性的原理而进行 气体成分和含量分析的仪器。
液体能都吸可收以红进外行线分的析C。O、CO2、CH4、SO2等气体、
应用：
大气检测、大气污染、燃烧过程、石油及化工过程、热处理 气体介质、煤炭及焦炭生产过程等工业生产过程中。
(完整版)红外感应原理知识
最后一个问题是同频环境光的干扰，所谓的同频干扰，就是假设红外感应开关的周围正好存在这么一个红外光源，它也按一定的频率点亮和熄灭，而已这一频率正好和红外感应开关中红外发光二极管的亮、灭频率一致，且周期相同。这种巧合并不只是彩票头奖的幸运观众才能遇见的，当多个红外感应开关在较近的距离内同时使用，问题就自然会出现。如果它们之间的距离不能改变，那就只有用跳频的方法来解决了。跳频技术在移动电话和无绳电话机上已经成为必备的功能，为了防止窃听或当某一频道被占用时，电话机会自动切换到别的频道，让通信更稳定、可靠。对于红外感应开关来说，跳频并没有那么复杂，只要在程序中不断改变红外发光二极管的亮、灭时间，用不同的频率去检测，其他干扰光源也以相同频率跳变的机会就少之又少了，再加上前面介绍的20次连续检测功能，再遇见干扰的可能性几乎为0了。
}
}
“最终数值”、双临界点和20次连续检测的程序部分
4.如何增大感应距离？
基于单片机的红外传感器的感应距离和单片机的ADC精度、双临界点数值、红外发光二极管的功率、红外光敏二极管的灵敏度和反射物理的反光效果有关，一般的感应距离不会超过20CM。不过对于开关感应开关的设计已经是足够了。要想增加感应距离可以改进以下几方面。不过更远的感应距离反而会让系统产生许多不确定因素，效果反而不佳。具体的一些设计要求如下：
最终数值=红外发光二极管点亮时ADC读出的数值-红外发光二极管熄灭时ADC读出的数值
2.如何解决临界点的感应波动问题？
微微向前一点就触发，微微向后一点就关断，这是临界点问题的困扰。问题的根源在于触发的临界点和
关断的临界点是同一个距离。只要在基于单片机系统中把这两个临界点分开，就可以解决这个问题了。
我们知道了，单片机需要处理的数据是“最终数值”，它是红外发光二极管开、关状态时ADC读出的数值
第10章 红外传感器
燕山大学电气工程学院
第10章 红外传感器
(1) 总的辐射出射度是随温度的升 高而迅速增加的，温度越高则光谱辐射 出射度越大。 (2) 当温度一定时，光谱辐射出射 度随波长的不同按一定的规律变化，曲 m 线有一个极大值，其波长定义为 ， m 当波长小于 时，辐射出射度随波长增 m 加而增加，当波长大于 时，变化规律 相反。
燕山大学电气工程学院
第10章 红外传感器
近年来，红外技术在军事领域和民用工程上，都得到了广 泛应用。军事领域的应用主要包括： (1) 侦查、搜索和预警； (2) 探测和跟踪； (3) 全天候前视和夜视； (4) 武器瞄准； (5) 红外制导导弹； (6) 红外成像相机； (7) 水下探潜、探雷技术。 在民用工程领域的应用主要是： (1) 在气象预报、地貌学、环境监测、遥感资源调查等领域的 应用； (2) 在地下矿井测温和测气中的应用； (3) 红外热像仪在电力、消防、石化以及医疗和森林火灾顶报nfrared sensors
燕山大学电气工程学院
第10章 红外传感器
绪
论
红外传感器是将红外辐射能量转换为电量的一种传感器。红外 辐射 （ 红 外线 ） 是 一种 人眼 看不 见的 光线 ， 波 长范 围大 致在 0.76～100μm。任何温度高于热力学零度（-273.15℃）的物体 都会辐射红外线 。
燕山大学电气工程学院
第10章 红外传感器 按照红外光子传感器的工作原理，一般分为外光电效应和 内光电效应传感器两种。内光电效应传感器又分为光电导传感 器、光生伏特(简称光伏)传感器和光磁电传感器3种。
(1) 大部分外光电传感器只对可见光有响应。可用于红外辐 射的光电阴极很少。S-1(Ag-O-Cs)是一种。它的峰值响应波长 是0.8 m ，光谱响应扩展到1.2 m 。目前外光电效应探测器只 用于可见光和近红外波长范围。 (2) 光电导探测器利用半导体作材料，可以分为多晶薄膜形 式和单晶形式两种类型。薄膜型的光电导探测器品种较少， 常用的只有PbS和PbSe两种。PbS适用于1～3m 近红外附近的 m 的大气窗口。 大气窗口。PbSe适用于3～5
《红外传感器》word版
红外传感器红外线红外光是太阳光谱的一部分，其波长范围及在电磁波谱中的位置如图所示。
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。
研究分析表明，对于波长为1~5μm、8~14μm区域的红外光具有比较大的"透明度"。
即这些波长的红外光能较好地穿透大气层。
自然界中任何物体，只要其温度在绝对零度之上，都能产生红外光辐射。
红外光的光热效应对不同的物体是各不相同的，热能强度也不一样。
例如，黑体(能全部吸收投射到其表面的红外辐射的物体)、镜体(能全部反射红外辐射的物体)、透明体(能全部穿透红外辐射的物体)和灰体(能部分反射或吸收红外辐射的物体)将产生不同的光热效应。
严格来讲，自然界并不存在黑体、镜体和透明体，而绝大部分物体都属于灰体。
上述这些特性就是把红外光辐射技术用于卫星遥感遥测、红外跟踪等军事和科学研究项目的重要理论依据。
红外辐射的基本定律(1)基尔霍夫定律：在一定温度下，地物单位面积上的辐射通量W和吸收率之比，对于任何物体都是一个常数，并等于该温度下同面积黑体辐射通量W黑。
在给定的温度下，物体的发射率=吸收率(同一波段)；吸收率越大，发射率也越大。
地物的热辐射强度与温度的四次方成正比，所以，地物微小的温度差异就会引起红外辐射能量的明显变化。
这种特征构成了红外遥感的理论基础。
(2)玻耳兹曼定律Stefan-Boltzmann's law即黑体总辐射通量随温度的增加而迅速增加，它与温度的四次方成正比。
因此，温度的微小变化，就会引起辐射通量密度很大的变化。
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• 红外线一般指波长从0.76µm至1000µm范围内的电磁幅 射。在红外线气体分析仪器中实际使用的红外线波长大 约在1~50µm。 • 红外线气体分析仪是利用不同气体对红外波长的电磁波 能量具有特殊吸收特性的原理而进行气体成分和含量分 析的仪器。
• 吸收：红外线通过某些物质时，其中一些频率的光强度 大为减弱甚至消失。
第10章 红外线传感器 知识回顾：
• 光辐射的能量转移到物质的分子或原子中去，这样某些频 率的光能减少，而物质的分子或原子则由最低能级E0（基 态）跃进到较高能级E1（激发态）。 • 原子、分子或离子具有不连续的、数目有限的能级。 • 因此，物质仅能吸收与两个能级之差E1-E0相同或为其整数 倍的能量，即
差只与被测气体（如CO）的浓度有关。
X射线
紫 可 外 见 线 光
红外线
微波
无线电波
近红外 0 3
中红外 6 9
远红外 12 15
极远红外 18 21
/ m
图10 – 1 电磁波谱图
第10章 红外线传感器
红外辐射的物理本质是热辐射，一个炽热物体 向外辐射的能量大部分是通过红外线辐射出来的。 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。而且, 红外线被物体吸收时, 可以显著 地转变为热能。 红外光的本质与可见光或电磁波性质一样。
室中封入不吸收红外线的气体（如N2等）。红外检测器是 薄膜电容型，它有两个吸收气室，充以被测气体，当它吸
收了红外辐射能量后， 气体温度升高，导致室内压力增大。
第10章 红外线传感器 测量时（如分析CO气体的含量），两束红外线经反射、切
光后射入测量气室和参比气室， 由于测量气室中含有一定量的
CO气体，该气体对4.65 μm的红外线有较强的吸收能力， 而参 比气室中气体不吸收红外线，这样射入红外探测器的两个吸收 气室的红外线光造成能量差异，使两吸收室压力不同，测量边 的压力减小，于是薄膜偏向定片方向， 改变了薄膜电容两电极
第10章 红外线传感器 10.2 红外探测器 将入射的红外辐射信号转变成电信号输出的器 件。红外辐射是波长介于可见光与微波之间的电磁 波，人眼察觉不到。要察觉这种辐射的存在并测量 其强弱，必须把它转变成可以察觉和测量的其他物
理量。
第10章 红外线传感器
一般说来，红外辐射照射物体所引起的任何效应， 只要效果可以测量而且足够灵敏，均可用来度量红外辐 射的强弱。现代红外探测器所利用的主要是红外热效应 和光电效应。这些效应的输出大都是电量，或者可用适 当的方法转变成电量。一个红外探测器至少有一个对红
第10章 红外线传感器
红外线气体分析仪的工作原理
• 用人工的方法制造一个包括被测气体特征吸收峰波长在 内的连续光谱辐射源，让这个光谱通过固定长度的含有 被测气体的混合组分，在混合组分的气体层中，被测气 体的浓度不同，吸收固定波长红外线的能量也不相同， 继而转换成的热量也不同。 • 在一个特制的红外检测器中，再将热量转换成温度或压 力，测量这个温度和压力，就可以准确地测量被分析气 体的浓度。
E1 E 2 h hc
各种原子或分子所具有的能级数目和能级间的能量差不同， 所以它们对光辐射的吸收情况也各不相同，从而形成不同 的特征吸收峰。大部分的有机和无机气体在红外波段内都 有其特征吸收峰，有的气体还有两个或多个特征吸收峰。
第10章 红外线传感器
1 00 80 60 CO 40 20 0 1 00 80 60 CO2 40 20 0 1 00 80 60 CH4 40 20 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 5 6 7 8 9 / m / m
的波长范围大致在0.76～1000 μm， 工程上又把红外线
所占据的波段分为四部分， 即近红外、中红外、 远红
外和极远红外。
第10章 红外线传感器
/ m
－9 10 －7 10 －5 10 －3 10 －1 10
/ cm
10
－1 10
/m
2 10 3 10 4 10
10
宇宙射线ห้องสมุดไป่ตู้
射线
外辐射产生敏感效应的物体，称为响应元。此外，还包
括响应元的支架、密封外壳和透红外辐射的窗口。有时 还包括致冷部件、光学部件和电子部件等。
第10章 红外线传感器
红外传感器组成：光学系统、 探测器、信号调理 电路及显示单元。 红外探测器是红外传感器的核心：利用红外辐射与
物质相互作用所呈现的物理效应来探测红外辐射。
第10章 红外线传感器
红外探测器 步进电机 前放 选放 同步 检波 加法器
透镜
滤光片
“ ” 放大 多谐 振荡器
调节
调制盘
温度传感器
线性化
A/D 数显
图10 – 2 红外测温仪方框图
第10章 红外线传感器 红外测温仪的电路比较复杂，包括前置放大、选频放大、
温度补偿、线性化、发射率（ε）调节等。目前已有一种带
透射率 / (%)
C2 H2
透射率 / (%)
C2 H6
透射率 / (%)
C2 H4
10 11 12 13 14 15
图10-3 部分气体的红外线特征吸收峰图
第10章 红外线传感器 工业红外线气体分析仪主要用于测量混合气体中某种 组分的浓度，它的种类很多。 从物理特性上可分：分光式及非分光式； 从测量方法上可分：直读式和补偿式； 从光学结构上可分：单光束及双光束。 非分光直读式双光束红外线分析仪优点： 灵敏度高、响应速度快、结构简单，在生 产中广泛应用。
8 9
图10 – 4 红外线气体分析仪结构原理图
第10章 红外线传感器 图10-4所示结构中还设置了滤波气室，其目的是为 了消除干扰气体对测量结果的影响。所谓干扰气体，是 指与被测气体吸收红外线波段有部分重叠的气体，如CO 气体和CO2在4～5 μm波段内红外吸收光谱有部分重叠， 则CO2的存在对分析CO气体带来影响，这种影响称为干 扰。为此在测量边和参比边各设置了一个封有干扰气体 的滤波气室，它能将与CO2 气体对应的红外线吸收波段 的能量全部吸收，因此左右两边吸收气室的红外能量之
单片机的智能红外测温器， 利用单片机与软件的功能，大
大简化了硬件电路， 提高了仪表的稳定性、 可靠性和准确
性。 红外测温仪的光学系统可以是透射式，也可以是反射式。 反射式光学系统多采用凹面玻璃反射镜，并在镜的表面镀金、 铝、 镍或铬等对红外辐射反射率很高的金属材料。
第10章 红外线传感器 2. 红外线气体分析仪
低，响应时间长。 优点：响应波段宽， 响应范围可扩展到整个红外区域， 可以在常温下工作，使用方便， 应用相当广泛。
第10章 红外线传感器
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。其中，热释电型探测器在热探测器中 探测率最高， 频率响应最宽，所以这种探测器倍受重视。
热释电型红外探测器是根据热释电效应制成的。
间的距离，也就改变了电容C。如被测气体的浓度愈大，两束光
强的差值也愈大， 则电容的变化量也愈大，因此电容变化量反 映了被分析气体中被测气体的浓度。
第10章 红外线传感器
2 1 3 4 5 6 5 7 1 —光源；2 —抛物体反射镜；3 —同步电动 机；4 —切光片；5 —滤波气室；6 —参比室； 7 —测量室；8 —红外探测器；9 —放大器
红外探测器，常见的有两大类：热探测器和光子探
测器。
第10章 红外线传感器
1. 热探测器
热探测器的工作机理：利用红外辐射的热效应，探测器 的敏感元件吸收辐射能后引起温度升高，进而使某些有关 物理参数发生相应变化，通过测量物理参数的变化来确定 探测器所吸收的红外辐射。
缺点：热探测器的探测率比光子探测器的峰值探测率
成像系统, 可产生整个目标红外辐射的分布图像, 如红外图
像仪、 多光谱扫描仪等; 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多个的组合。
第10章 红外线传感器
10.1 红外辐射
红外辐射俗称红外线，它是一种不可见光， 由于
是位于可见光中红色光以外的光线，故称红外线。它
第10章 红外线传感器
图10 - 2是目前常见的红外测温仪方框图。图中的 光学系统是一个固定焦距的透射系统，滤光片一般采用
只允许8～14 μm的红外辐射能通过的材料。步进电机带
动调制盘转动， 将被测的红外辐射调制成交变的红外 辐射线。红外探测器一般为热释电探测器，透镜的焦点 落在其光敏面上。 被测目标的红外辐射通过透镜聚焦 在红外探测器上，红外探测器将红外辐射变换为电信号 输出。
入射的红外辐射的强弱，热释电型红外传感器的电压响
应率正比于入射光辐射率变化的速率。
第10章 红外线传感器 2. 光子探测器
光子探测器的工作机理：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。 根据所产生的不同电学现象，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、光生伏特和光磁电探 测器等三种。 特点：灵敏度高，响应速度快，具有较高的响应频率，
第10章 红外线传感器
第10章 红外线传感器
10.1 红外辐射 10.2 红外探测器 10.3 红外传感器的应用
第10章 红外线传感器
红外技术是在最近几十年中发展起来的一门新兴技术。 它已在科研、 国防和工农业生产等领域获得了广泛的应用。
红外传感器按其应用可分为以下几方面: ① 红外辐射计，用
于辐射和光谱辐射测量; 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
第10章 红外线传感器
红外辐射和所有电磁波一样，是以波的形式在空间 直线传播的。它在大气中传播时，大气层对不同波长的 红外线存在不同的吸收带，红外线气体分析器就是利用 该特性工作的，空气中对称的双原子气体，如N2、O2、 H2等不吸收红外线。而红外线在通过大气层时，有三个 波段透过率高，它们是2～2.6μm、3～5 μm和8～14 μm， 统称它们为“大气窗口”。这三个波段对红外探测技术 特别重要，因此红外探测器一般都工作在这三个波段 （大气窗口）之内。