紅外感應(yīng)技術(shù)原理、類(lèi)別及發(fā)展趨勢(shì)

紅外感應(yīng)技術(shù)也稱(chēng)為紅外探測(cè)技術(shù)，是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的基本技術(shù)（其中還包括RFID和GPS定位技術(shù)等）之一。

1）紅外感應(yīng)技術(shù)原理

紅外感應(yīng)技術(shù)利用目標(biāo)與背最之間的紅外輻射差異所形成的熱點(diǎn)或圖像來(lái)獲取目標(biāo)景信息。紅外接收光學(xué)系統(tǒng)由光學(xué)系統(tǒng)和探測(cè)器、信息處理器、掃描與伺服控制器、信息輸出接口、中心計(jì)算機(jī)等系列器 件組成。

其中，紅外接收光學(xué)系統(tǒng)的作用就是把或目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的紅外輻射聚焦在探測(cè)器上，其結(jié)構(gòu)類(lèi)似于通常的接收光學(xué)系統(tǒng)，但由于工作在紅外波段，其光學(xué)材料和鍍膜必須與其工作波長(zhǎng)相適應(yīng)。紅外感應(yīng)器將目標(biāo)和背景的紅外輻射轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)非均勻性修正和放大后以視頻形式輸出至信息處理器。

信息處理器由硬件和軟件組成，對(duì)視頻進(jìn)行快速處理后獲得目標(biāo)，然后通過(guò)數(shù)據(jù)接口輸出。顯示裝置可以實(shí)時(shí)顯示視頻信號(hào)和狀態(tài)信息。中心計(jì)算機(jī)的作用是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)提供時(shí)序、狀態(tài)、接口以及對(duì)內(nèi)和對(duì)外指令等控制。掃描與伺服控制器用于控制光學(xué)掃描鏡或伺服平臺(tái)的工作，并把光學(xué)掃描鏡或伺服平臺(tái)的角度位置信息反饋給中心計(jì)算機(jī)。

紅外感應(yīng)技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)在于符合隱身自身高度隱蔽性的要求，即被動(dòng)探測(cè)、不輻射電磁波，且因工作波長(zhǎng)較微波雷達(dá)短3~4個(gè)數(shù)量級(jí)，因此可以形成具有高度細(xì)節(jié)的目標(biāo)圖像，而且目標(biāo)分辨率也較高。

2）紅外感應(yīng)器類(lèi)別

紅外感應(yīng)器已有100 多年的發(fā)展史，近代發(fā)展尤為迅速。紅外感應(yīng)器分為熱敏感應(yīng)器和光敏感應(yīng)器兩大類(lèi)型。

（1）熱敏感應(yīng)器。熱敏感應(yīng)器是將溫度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件，分為有源和無(wú)源兩類(lèi)。其中，有源熱敏感應(yīng)器的工作原理是利用熱釋電效應(yīng)、熱電效應(yīng)、半導(dǎo)體結(jié)效應(yīng)：無(wú)源熱敏感應(yīng)器即熱敏電阻，約占熱敏感應(yīng)器的55%，其工作原理是利用電阻的熱敏特性。

熱敏電阻可以采用金屬、超導(dǎo)體、半導(dǎo)體、金屬氧化物半導(dǎo)體及鐵電半導(dǎo)體等固體材料制成。其中，采用氧化鈷等陶瓷制作的感應(yīng)器件性能穩(wěn)定，價(jià)格低廉：采用碳和半導(dǎo)體鍺、硅及超導(dǎo)測(cè)輻射熱計(jì)的探測(cè)率高，響應(yīng)速度快，但只能在深低溫下工作：利用三甘氨酸硫酸鹽等鐵電晶體的宏觀自發(fā)極化現(xiàn)象制成的熱釋電紅外感應(yīng)器適合在室溫條件下工作，又具有較高的感應(yīng)率和較快的響應(yīng)速度，使用很廣。

（2）光敏感應(yīng)器。光敏感應(yīng)器又稱(chēng)為光電器件，可分為“外光電”和“內(nèi)光電”兩類(lèi)。外光電器件是基于金屬或半導(dǎo)體的光電子發(fā)射效應(yīng)制成的。工作在紅外波段的光電子發(fā)射材料主要有銻化物半導(dǎo)體。

內(nèi)光電器件大多是利用半導(dǎo)體錯(cuò)、硅、銻化鋼、碲鎘汞等材料的光電效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)等物理現(xiàn)象制成的，主要有光導(dǎo)探測(cè)器、光伏探測(cè)器、掃積探測(cè)器和光磁電探測(cè)器等多種類(lèi)型。此外還有異質(zhì)結(jié)型器件。

例如，利用金屬半導(dǎo)體接觸形成肖特基勢(shì)壘研制的感應(yīng)器、金屬絕緣體半導(dǎo)體（MIS）感應(yīng)器、金屬-絕緣體金屬（MIM）感應(yīng)器以及約瑟夫森感應(yīng)器;新型的半導(dǎo)體超晶格量子阱紅外感應(yīng)器也屬于此類(lèi)。

3）紅外感應(yīng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

為了在未來(lái)的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)，世界許多國(guó)家對(duì)大規(guī)格、多波段（多色）以及非制冷紅外感應(yīng)器技術(shù)都進(jìn)行了深入研究。目前，紅外感應(yīng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要有紅外焦平面陣列、紅外光電子物理、雙波段探測(cè)以及復(fù)合探測(cè)等技術(shù)。

更多技術(shù)文章請(qǐng)關(guān)注：

訊維官網(wǎng)：www.xunwei.tm

訊維官方微信賬號(hào)：xunwei201508

編輯：jq