浅谈红外线传感器的原理和应用

王皆32321102022《文献检索》资源与工程学院浅谈红外线传感器的原理和应用毕节学院浅谈红外线传感器的原理和应用学院资源与安全工程学院专业机械制造与自动化专业学生姓名王皆班级11级机械专（2）班学号32321102022王皆32321102022《文献检索》资源与工程学院浅谈红外线传感器的原理和应用2摘要太阳光，就是最大的能量体，其光波以辐射形式向外界传播，其辐射能够进行折射和反射，这样便产生了红外技术，利用红外光探测器因其独有的优越性而得到广泛的重视，并在军事和民用领域得到了广泛的应用。军事上，红外探测用于制导、火控跟踪、警戒、目标侦查、武器热瞄准器、舰船导航等；在民用领域，广泛应用与工业设备监控、安全监视、救灾、遥感、交通管理以及医学诊断技术等。红外探测就是用仪器接受被探测物发出或者反射的红外线，从而掌握被测物所处位置的技术。作为红外探测系统的核心期间，红外传感器（也称为红外探测器）的研究成为一个热点。本文主要介绍了红外线传感器在生活中广泛的应用，随着当今科技不断的发展，鼠标，这个掌上的工具，在日常生活中已是不可或缺的一部分。关键字：红外传感器、信号处理、鼠标、辐射helightofthesun,isthelargestofthelightenergy,intheformofradiationtotheoutsidecommunication,itsradiationcanrefractionandreflection,thiswillproducetheinfraredtechnology,whichreceivedwidespreadattentionbecauseofitsuniquesuperiorityusinginfrareddetector,andhasbeenwidelyusedinmilitaryandcivilfields.Themilitary,theinfrareddetectionforguidance,firecontrolandtracking,surveillance,targetdetection,weaponthermalsight,shipnavigation;incivilianareas,widelyusedinindustrialequipmentmonitoring,securitymonitoring,王皆32321102022《文献检索》资源与工程学院浅谈红外线传感器的原理和应用3disasterrelief,remotesensing,trafficmanagementandmedicaldiagnosisetc..Infrareddetectionistoaccepttheobjecttobedetectedemittedorreflectedinfraredinstruments,soastomasterthemeasuredobjectlocationtechnology.Asthecoreduringtheinfrareddetectionsystem,theinfraredsensor(alsoknownastheinfrareddetector)hasbecomeahotresearchtopic.Thispapermainlyintroducestheapplicationofinfraredsensorsarewidelyinlife,withthedevelopmentofmodernscienceandtechnology,themouse,thehandheldtool,indailylifeisanindispensablepartof.Keywords:InfraredsensorSignalprocessingMouseRadiation王皆32321102022《文献检索》资源与工程学院浅谈红外线传感器的原理和应用4目录第一章绪论.....................................51.1引言...........................................5第二章红外传感器控制的理论依据5第三章红外线传感器的工作原理..73.22照相机中的红外线传感器103.23红外线轴套扫描器............103.3红外传感器延伸实际应用—遥感技术............................................11第四章红外传感器的实际应用....134.3机器人自动避障.....................144.4无线鼠标.................................15第五章传感器市场发展前景........15王皆32321102022《文献检索》资源与工程学院浅谈红外线传感器的原理和应用5第一章绪论1.1引言宇宙间的任何物体只要其温度超过零度就能产生红外辐射，事实上同可见光一样，其辐射能够进行折射和反射，这样便产生了红外技术，利用红外光探测器因其独有的优越性而得到广泛的重视，并在军事和民用领域得到了广泛的应用。军事上，红外探测用于制导、火控跟踪、警戒、目标侦查、武器热瞄准器、舰船导航等；在民用领域，广泛应用与工业设备监控、安全监视、救灾、遥感、交通管理以及医学诊断技术等。红外探测就是用仪器接受被探测物发出或者反射的红外线，从而掌握被测物所处位置的技术。作为红外探测系统的核心期间，红外传感器（也称为红外探测器）的研究成为一个热点。第二章红外传感器控制的理论依据2.1红外传感器概念定义：红外传感器（也称为红外探测器）是能将红外辐射能转换成电能的光敏器件。2.22红外传感系统分类王皆32321102022《文献检索》资源与工程学院浅谈红外线传感器的原理和应用6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像；（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者多个的组合。2.23红外光简介红外光是太阳光谱的一部分，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王皆32321102022《文献检索》资源与工程学院浅谈红外线传感器的原理和应用7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。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。第三章红外线传感器的工作原理3.1红外线传感器分类及其原理红外线传感器依动作可分为：(1)将红外线一部份变换为热，藉热取出电阻值变化及电动势等输出信号之热型。王皆32321102022《文献检索》资源与工程学院浅谈红外线传感器的原理和应用8(2)利用半导体迁徙现象吸收能量差之光电效果及利用因PN接合之光电动势效果的量子型。热型的现象俗称为焦热效应，其中最具代表性者有测辐射热器，热电堆及热电元件。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。红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路。光学系统按结构不同可分为透射式和反射式两类。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。热敏元件应用最多的是热敏电阻。热敏电阻受到红外线辐射时温度升高，电阻发生变化，通过转换电路变成电信号输出。光电检测元件常用的是光敏元件，通常由硫化铅、硒化铅、砷化铟、砷化锑、碲镉汞三元合金、锗及硅掺杂等材料制成。3.2红外传感器红外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。例如采用红外线传感器远距离测量人体表面温度的热像图，可以发现温度异常的部位，及时对疾病进行诊断治疗（见热像仪）；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。王皆32321102022《文献检索》资源与工程学院浅谈红外线传感器的原理和应用9人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其中红光的波长范围为0。62～0。76μm；紫光的波长范围为0。38～0。46μm。比紫光光波长更短的光叫紫外线，比红光波长更长的光叫红外线最广义地来说，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器件，红外传感器就是其中的一种。3.21人体热释电红外传感器和应用介绍被动式热释电红外探头的工作原理及特性一般人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。人体发射的10UM左右的红外线通过菲尼尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，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，电后续电路经检验处理后即可产生报警信号。1)这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为10UM左右的红外辐射必须非常敏感。2)为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲尼尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。3)被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。王皆32321102022《文献检索》资源与工程学院浅谈红外线传感器的原理和应用104)一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。5)菲尼尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距（感应距离），从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。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。3.22照相机中的红外线传感器夜视功能红外夜视，就是在夜视状态下，数码摄像机会发出人们肉眼看不到的红外光线去照亮被拍摄的物体，关掉红外滤光镜，不再阻挡红外线进入CCD，红外线经物体反射后进入镜头进行成像，这时我们所看到的是由红外线反射所成的影像，而不是可见光反射所成的影像，即此时可拍摄到黑暗环境下肉眼看不到的影像。索尼数码摄像机首创了红外线夜视摄影功能，能够在全黑环境下进行拍摄，甚至连肉眼也不能分辨清楚的物体，现在也可以清晰地拍摄下来。这种夜视的特点是可以在完全没有光线的条件下进行拍摄，但由于采用的是红外摄影，无法进行彩色的还原，所以拍摄出来的画面是单色的，影像会变绿。3.23红外线轴套扫描器通过光机系统扫描视场，并且无需任何光学调整。它精确测量王皆32321102022《文献检索》资源与工程学院浅谈红外线传感器的原理和应用11线材、棒材等生产线的活套大小，甚至对特殊钢或有色金属以及在水汽、烟雾严重的情况下也能可靠工作。DELTA的红外传感器TS2006可用于活套控制、热带材或热板材的对中控制以及在其它很广的应用中提供位置信息。3.3红外传感器延伸实际应用—遥感技术狭义上定义为：远远地去感觉某一定对象的技术。广义地讲