红外技术的发展现状与发展趋势

红外技术的发展现状与发展趋势

第一部分红外技术的发展及主要应用领域

红外技术的发展

1800年，英国天文学家F.W.赫歇耳利用水银温度计来研究太的能量分布发现了红外辐射，从那时起，人们就致力于研究各种红外探测器以便更好地研究和探测红外辐射。在红外探测器发展中，以下事件具有重要意义：

上世纪70年代，热成像系统和电荷耦合器件被成功地应用。

上世纪末以焦面阵列（FPA）为代表的红外器件被成功地应用。

红外技术的核心是红外探测器。

红外探测器

单元红外探测器：如InSb（锑化铟）、HgCdTe（碲镉汞）、非本征硅，以及热电等探测器。

线列：以60元、120元、180 元和256元等，可以拼接到1024元甚至更多元。

4N系列扫描型焦平面阵列：如211所的研制生产的4x288。

凝视型焦平面阵列(IRFPA) ：

致冷型256x256、320x240、384x288，更大规模的如640x512，1024×1024和1280×720元阵列也已有了；

非致冷型160×120、320x240已广泛应用于各个行业中，384x288、640x480也已开始应用。

红外探测器按其特点可分为四代：

第一代（1970s－80s）：主要是以单元、多元器件进行光机串/并扫描成像；

第二代（1990s－2000s）：是以4x288为代表的扫描型焦平面；

第三代：凝视型焦平面；

第四代：目前正在发展的以大面阵、高分辨率、多波段、智能灵巧型为主要特点的系统芯片，具有高性能数字信号处理功能，甚至具备单片多波段探测与识别能力。

目前非制冷焦平面探测器的主流技术为热敏电阻式微辐射热计，根据使用的热敏电阻材料的不同可以分为氧化钒探测器和非晶硅探测器两种。

非制冷焦平面阵列探测器的发展，其性能可以满足部分的军事用途和几乎所有的民用领域，真正实现了小型化、低价格和高可靠性，成为红外探测成像领域中极具前途和市场潜力的发展方向。

氧化钒技术由美国的Honeywell公司在九十年代初研发成功，目前其专利授权BAE、L-3/IR、FLIR-INDIGO、DRS、以及日本NEC、以色列SCD等几家公司生产。非晶硅技术主要由法国的CEA/LETI/LIR实验室在九十年代末研发成功，目前主要由法国的SOFRADIR和ULIS公司生产。

目前世界上只有美国、法国、日本、以色列四个国家拥有非制冷焦平面探测器产业化生产的能力，其核心技术仅有美国和法国两个国家掌握，日本和以色列则由美国取得技术许可，在其国生产和有限制地使用。对我国的出口则设置了更多严格的限制，如大家遇到的帧频限制。

我国已经开展了从单元、线列到红外焦平面的探测器研究工作。产品已覆盖1μm-3μm、3m-5μm 和8μm-14μm三个大气窗：光子探测器有光导、光伏、量子阱等结构；热探测器有热敏电阻，温差电偶与电堆、热电等类型。多种焦平面阵列已走出实验室，开始获得实际应用。

随着红外探测器从第一代主要是以单元、多元器件进行光机串/并扫描成像到目前第四代的飞速发展，带动了相关技术和与此相应的红外应用技术的快速发展，红外材料、光学元件加工与镀膜、制冷器、前放、专用信号读出处理电路、图像处理、系统设计、系统检测、仿真与试验技术等，已经形成了比较完整的研究生产体系。

红外技术的主要应用领域

红外技术早期只局限于军事领域的应用，伴随着冷战的结束，红外技术开始大规模地走入民用领域。

随着世界经济的快速发展、红外技术的快速进步和产品成本的不断下降，民用领域应用将具有更为广阔的发展空间。

军用领域

红外技术可用于对远、中、近程军事目标的监视、告警、预警与跟踪；红外成像的精确制导；武器平台的驾驶、导航；探测隐身武器系统；光电对抗等。

在美、英、法、德、日、以色列等发达国家的军队中，红外热像仪已配置在陆、空、海军等各个军种中，例如海湾战争中平均每个美国士兵配备1.7具红外热像仪。

与发达国家相比，目前我国军队中红外热像仪的应用相对较少，其市场需求量相当巨大。

民用领域

红外测温、红外成像已在工业、交通、电力、石化、农业、医学、遥感、安全监控与防和科学研究等民用领域广泛应用，成为自动控制、在线监测、非接触测量、设备故障诊断、资源勘查、遥感测量、环境污染监测分析、人体医学影像检查等重要方法。

系统级产品种类和量产规模的不断扩大导致了红外器件成本的降低，这个发展趋势不但促进了这项技术在民用领域能够不断地探寻更多的应用用途，同时又拉动了这项技术本身所牵引的基础行业的发展。

民用领域的红外热像仪市场极有可能呈现出爆发性增长，未来全球民用潜在需求市场高达上千亿美元。

第二部分红外技术产业的主要领域方向

按产品和技术类别可分为：红外传感器、红外成像器、红外材料、光学元件、制冷器、前放、专用信号读出处理电路、图像处理、系统设计、系统检测、仿真与试验等；

按应用领域可分为：安防领域、消防领域、电力领域、企业制程控制领域、医疗领域、建筑领域、遥感领域等。

安防领域

从2006 年至今，全球视频监控市场年增长速度达到70%左右，预计到2010 年，全球视频监控市场规模将达到近60亿美元。

中国视频监控市场，2006年规模达18亿元，预计2010年将达到近70亿元。

随着商业和民用安防监控实际需求的不断增长、部署监控系统性价比的不断提升，以及“国家应急体系”、“平安建设”、“科技强警”等重大工程项目在全国不断推进，我国视频监控市场将持续升温，并不断创造出更多的市场需求和机会。

奥运会、世博会、亚运会等国大型活动的举办和世界社会安全形势的多变，对各种危险性的预防也提出了越来越高的要求，具有全天时准全天候的红外监视显得更加突出。

非制冷红外探测器的出现和市场价格的可接收性，红外报警已从近红外主动照射成像报警、点源红外探测报警快速向红外凝视焦平面成像发展。

红外成像、红外/可见光融合的智能视频监控报警系统将获得快速发展，并将广泛运用到海边防、银行、机场、油库、军械库、图书文献库、文物部门、监狱等重要部门，以及交通、工业、仓储、港口码头、物联网和森林防火等行业市场。

到2009年，全国约有300万个监控摄像头用于城市监控与报警系统。未来按三十分之一配置红外热像仪，市场规模即达10万只，平均每台按5万元计算（目前售价约为10万元），市场需求总量达到50亿元。红外安防已经开始成为安防领域的又一热门产业！

消防领域

消防领域是世界上发达国家红外热像仪最大的民用市场。

据统计，目前全球有大约500万消防人员，如果每辆消防车辆配备一台热像仪，市场总量将达到20万台。据我国公安部消防局装备处的统计资料，目前我国消防车保有量约为2.3万辆，按照公安部、国家发展和改革委员会、建设部修订的《城市消防站建设标准》要求，到2009年，每个消防站的消防车配置将由3.2辆增加到5辆，全国消防车总量因此将达到近3.6万辆。

我国消防车中配备红外热像仪的还很少，如果每台消防车配备一台红外热像仪，平均每台按10万元计算（目前售价约为15万元），全球消防领域的市场需求总量达到200亿元，我国将达到36亿元。

电力领域作为最成熟、最有效的电力在线检测手段，红外热像仪可以大大提高供电设备运行的可靠性，大大降低了设备的检修时间。

虽然电力行业是目前我国民用红外热像仪应用最多的行业，但仅限于、、、等沿海经济发达地区，而且目前这些发达地区的拥有量也仅为需求量的20%。

据统计，我国电力行业红外热像仪的总需求量约为2.5万台，以平均每台售价6万元（目前售价约为10万元）计算，市场需求总额约为15亿元。