检测与传感器技术结课论文

红外传感器及其应用

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机电工程学院

目录

1.什么是红外线 (1)

2.什么是红外传感器 (1)

3.红外传感器的工作原理 (1)

4.红外传感器的分类 (3)

5.红外传感器的应用 (3)

6.红外传感器的发展前景 (5)

前言

在科技高度发达的今天，自动控制和自动检测在人们的日常生活和工业控制所占的比例也越来越重，使人们的生活越来越舒适，工业生产的效率越来越高。而传感器是自动控制中的重要组成部件，是信息采集系统的重要部件，通过传感器将感受或响应的被测量转换成适合输送或检测的信号（一般为电信号），再利用计算机或者电路设备对传感器输出的信号进行处理从而达到自动控制的功能，由于传感器的响应时间一般都比较短，所以可以通过计算机系统对工业生产进行实时控制。红外传感器是传感器中常见的一类，由于红外传感器是检测红外辐射的一类传感器，而自然界中任何物体只要其稳定高于绝对零度都将对外辐射红外能量，所以红外传感器称为非常实用的一类传感器，利用红外传感器可以设计出很多实用的传感器模块，如红外测温仪，红外成像仪，红外人体探测报警器，自动门控制系统等。在我们日常的生活中红外线传感器也是非常的常见，比如我们生活中的各种遥控器，以及电脑使用的鼠标等等，都用到了红外线传感器，所以红外线传感器在先到生活中是不可或缺的一种产品。

1.红外线简介

我们都知道，光有红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，这些都是我们用肉眼可以看得见的光，红外光是居这些可见光之外的一种光。红外线就是这种不可见光，实质上是一种电磁波，也称红外热辐射。太阳光谱上红外线的波长大于可见光线，波长为0.75～1000μm。红外线可分为三部分，即近红外线，波长为0.75～1.50μm之间；中红外线，波长为1.50～6.0μm之间；远红外线，波长为6.0～l000μm之间。所有的物体都会发出红外线，都会产生红外辐射，甚至有些动物就是靠红外线来识别物体。

现在提到红外线，我们首先想到就是他的应用。利用它肉眼看不到而戴上特殊的镜片就能看到的特点被广泛应用与军事中，如红外夜视仪、狙击步枪的瞄准镜等，当然生活中到处也都用到红外线，我们常用的遥控器、甚至有些防盗门等等。

2.什么是红外传感器

红外线传感器就是利用所有物体都会产生红外辐射的特性，以及红外光的反射、折射、散射、干涉、吸收等性质，实现自动检测的传感器。

红外传感器是将红外辐射能转换成电能的一种光电器件，通常称为红外探测器。常见的红外传感器有两类:热探测器和光子探测器。

3.红外传感器的工作原理

因为红外辐射的物理本质是热辐射。物体的温度越高，辐射出来的红外线越多，红外辐射的能量就越强。研究发现，太阳光谱各种单色光的热效应从紫色光到红色光是逐渐增大的，而且最大的热效应出现在红外辐射的频率范围内，因此人们又将红外辐射称为热辐射或热射线。

因此红外传感器的工作原理并不复杂，一个典型的传感器系统各部分的实体分别是：

（1）待侧目标

根据待侧目标的红外辐射特性可进行红外系统的设定。

（2）大气衰减

待测目标的红外辐射通过地球大气层时，因为气体分子和各种气体以及各种溶胶粒的散射和吸收，将使得红外源发出的红外辐射发生衰减。

（3）光学接收器

它接收目标的部门红外辐射并传输给红外传感器。相称于雷达天线，常用是物镜。

（4）辐射调制器。对来自待测目标的辐射调制成交变的辐射光，提供目标方位信息，并可滤除大面积的干扰信号。又称调制盘和斩波器，它具有多种结构。（5）红外探测器

这是红外系统的核心。它是利用红外辐射与物质相互作用所呈现出来的物理效应探测红外辐射的传感器，多数情况下是利用这种相互作用所呈现出的电学效应。此类探测器可分为光子探测器和热敏感探测器两大类型。

（6）探测器制冷器

因为某些探测器必需要在低温下工作，所以相应的系统必需有制冷设备。经由制冷，设备可以缩短响应时间，进步探测敏捷度。

（7）信号处理系统。将探测的信号进行放大、滤波，并从这些信号中提掏出信息。然后将此类信息转化成为所需要的格局，最后输送到控制设备或者显示器中。

（8）显示设备。这是红外设备的终端设备。常用的显示器有示波器、显像管、红外感光材料、指示仪器和记实仪等。

随着科技的发展，红外传感器发挥的作用越来越大，伴着它方便快捷的优点，红外传感器将会发挥更加重要的作用。

4.红外传感器的分类

红外传感系统是用红外线为介质的测量系统，按照功能能够分成五类：

1、辐射计，用于辐射和光谱测量；

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、热成像系统，可产生整个目标红外辐射的分布图象；

4、红外测距和通信系统；

5、混合系统，是指以各类系统中的两个或者多个的组合。

5.红外传感器的应用

红外技术已经在现代科技、国防、医疗、工农业等领域获得了广泛的应用。在电子防盗、人体探测器领域中，被动式热释电红外探测器的应用非常广泛，因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士的欢迎。红外测湿技术在产品质量控制和监测、设备在线故障诊断、安全保护，以及节约能源等方面发挥着重要作用。由于红外光是人的肉眼看不到的，因此不能采用普通相机摄取红外图像。红外图像传感器可以利用红外热成像技术将红外辐射转换成可见光进行显示，还可以利用计算机系统对红外热图像进行分析处理，完成存储和打印输出；利用热释电效应可以制成热释电红外传感器，如车辆计数器、人体探测器，以及探测环境温度的高温计（在高炉、熔化玻璃或热损失评估中使用的非接触式温度计）和辐射计（测量辐射源产生的功率）。另外一些应用包括红外分析仪、火灾检测、高分辨率测温、医用温度计等。