红外传感技术.pdf

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1概述

物联网最初是以美国麻省理工学院Auto—ID中心研究的产品电子代码为核心,利用射

频识别、无线数据通信等技术,基于计算机互联网构造的实物互联网。简单地说,物联网就是

将各种信息传感设备如射频识别装置、红外感应器等与互联网结合形成的一个巨大网络,让

相关物品都与网络连接在一起,以实现物品的自动识别和信息的互联共享。

射频识别（RFID）技术目前已经很成熟，射频识别系统阅读器发送的频率基本上划归三

个范围：（1）低频（30kHz～300kHz）；（2）中高频（3MHz～30MHz）；（3）超高频（300MHz～

3GHz）或微波（3GHz）。虽然理论上无线电频谱是无限的，但是在实际的制造技术中，在某

一个时间段里面可以使用频率资源是有限的，各个无线电系统之间如何区别，而目前我们生

活中无线电使用又非常多，这个数字会越来越大，也同时使有限的频谱中更加拥挤。物联网

中的无线电设备都需要使用频率资源，大量使用将会给频率，频谱管理带来很大的挑战。因

此，迫切需要开发包括红外技术在内的更多技术，来代替物联网终端的通信。

红外线是波长在750nm至1mm之间的电磁波，它的频率高于微波而低于可见光，是一种

人的眼睛看不到的光线。红外通信一般采用红外波段内的近红外线，波长在0.75μm~25μm

之间。由于红外线的波长较短，对障°-物的衍射能力差，适合于短距离、方向性强的无线

通讯场合。红外线通信是一种廉价、近距离、无线、低功耗、必威体育官网网址性强的通讯方案，主要应

用于近距离的无线数据传输，也有用于近距离无线网络接入的。

2红外传感原理

红外技术发展到现在，已经为大家所熟知，这种技术已经在现代科技、国防和工农业等

领域获得了广泛的应用。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）有哪些信誉好的足球投注网站和跟踪系统，用于有哪些信誉好的足球投注网站和跟踪红外目标，

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。

2.1红外探测机理

不同种类的物体发射出的红外光波段是有其特定波段的，该波段的红外光处在可见光波

段之外。因此人们可以利用这种特定波段的红外光来实现对物体目标的探测与跟踪。将不可

见的红外辐射光探测出并将其转换为可测量的信号的技术就是红外探测技术。从目前应用的

情况来看，红外探测有如下几个优点：环境适应性优于可见光，尤其是在夜间和恶劣天候下

的工作能力；隐蔽性好，一般都是被动接收目标的信号，比雷达和激光探测安全且必威体育官网网址性强，

不易被干扰；由于是对目标和背景之间的温差和发射率差形成的红外辐射特性进行探测，因

而识别伪装目标的能力优于可见光；与雷达系统相比，红外系统的体积小，重量轻，功耗低；

探测器的光谱响应从短波扩展到长波；探测器从单元发展到多元、从多元发展到焦平面；发

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展了种类繁多的探测器和系统；从单波段探测向多波段探测发展；从制冷型探测器发展到室

温探测器；由于红外探测技术有其独特的优点从而使其在军事国防和民用领域得到了广泛的

研究和应用，尤其是在军事需求的牵引和相关技术发展的推动下，作为高新技术的红外探测

技术在未来的应用将更加广泛，地位更加重要。红外探测器是将不可见的红外辐射能转变成

其它易于测量的能量形式的能量转化器，作为红外整机系统的核心关键部件，红外探测器的

研究始终是红外物理与技术发展的中心。自1800年Herschel发现太阳光谱中的红外线时所

用的涂黑水银温度计为最早的红外探测器以来，随着红外实验和理论的发展，新器件不断涌

现。红外探测器制备涉及物理、材料、化学、机械、微电子、计算机等多学科，是一门综合

科学。

（1）热探测器:

热探测器吸收红外辐射后，温度升高，可以使探测材料产生温差电动势、电阻率变化，

自发极化强度变化，或者气体体积与压强变化等，测量这些物理性能的变化就可以测定被吸

收的红外辐射能量或功率。分别利用上述不同性能可制成多种热探测器：

①液态的水银温度计及气动的高莱池（Golaycell）：利用了材料的热胀冷缩效应。

②热电偶和热电堆：利用了温度梯度可