红外传感器

传感器原理及检测技术

题目红外传感器及用 ：应

课程论文

班级：电子信息工程1111

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目录

1. 前言 1

2. 什么是红外线 2

3. 什么是红外传感器 2

4. 红外传感器的工作原理 2

5. 红外传感器的分类 4

6. 红外传感器的应用 4

7. 红外传感器的发展前景 6

8. 参考文献 7

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。

一、 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0.75～1000m。红外线可

分为三部分，即近红外线，波长为0.75～1.50m之间；中红外线，波长为1.50～6.0m

之间；远红外线，波长为6.0～l000m 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。

二、什么是红外传器

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。

三、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：

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（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，常用是物儿童营养晚餐 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。它射手男和处女女 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。

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四、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。

五、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listen的现在分词 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）。另外五行缺木 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。

在现代，虽然红外线是我们所看不到的，但是通过种种的渠道我们也都在接触和认识着

红外线。比如我们在现代的电影中很多情况我们都能够见到红外线。比如狙击枪的瞄准镜，

夜间可以看清环境的望远镜，还有那些可以通过红外光谱仪看到藏在暗处的人等等。这些都

是红外传感器的应用。

红外线的普及应用给我们的社会发展、生活方式、科技进步都带来了巨大的改变。就拿

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我们的生活来说，以前的电视机换频道都需要手动的进行，有了红外线传感器从而诞生遥控

器，给我们带来了很大的方便；再拿我们最熟悉的计算机鼠标来说，记得小时候的鼠标并不

是光学的鼠标而死滚轮式的，如果桌面不够粗糙，操作起来就很不方便和灵活，但是现在的

都变成了光学鼠标用起来不仅方便而且灵活。这一切的改变，都源自红外传感器。

下面是两个红外传感器应用的实例

：

1、夜视技术

照相机中利用红外线传感器实现夜视功能。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。这项技

术不论是在军用上还是民用上都得到了广泛的应用。

2、红外探测器

红外系统的核心是红外探测器，按照探测的机理的不同，可以分为热探测器和光子探测

器两大类。下面以热探测器为例子来分析探测器的原理。 热探测器是利用辐射热效应，使

探测元件接收到辐射能后引起温度升高，进而使探测器中依赖于温度的性能发生变化。检测

其中某一性能的变化，便可探测出辐射。多数情况下是通过热电变化来探测辐射的。当元件

接收辐射，引起非电量的物理变化时，可以通过适当的变换后测量相应的电量变化。

3、红外无损探伤

红外无损探伤仪可以用来检查部件内部缺陷，对部件结构无任何损伤。例如，检查两块

金属板的焊接质量，利用红外辐射探伤仪能十分方便地检查漏焊或缺焊；为了检测金属材料

的内部裂缝，也可利用红外探伤炝拌苦瓜 仪。 将红外辐射对金属板进行均匀照射，利用金属对红

外辐射的吸收与缝隙(含有某种气体或真空) 对红外辐射的吸收所存在的差异，可以探测出

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金属断裂空隙。当红外辐射扫描器连续发射一定波长的红外光通过金属板时，在金属板另一

侧的红外接收器也同时连续接收到经过金属板衰减的红外光；如果金属板内部无断裂，辐射

扫描器在扫描过程中，红外接收器收到的是等量的红外辐射；如果金属板内部存在断裂，红

外接收器在辐射扫描器在扫描到断裂处时所接收到的红外辐射值与其他地方不一致，利用图

像处形技术，就可以显示出金属板内部缺陷的状。

六、红外线传感器的发展前景

红外线温度计就不用那么麻烦，只需要在额头照一下就可以测量出准确的提问，方便快

捷。由此可见，在科技飞速发展的今天，红外线传感器在发展中的作用将会越来越重要，不

论是对于家庭、军事、医疗还是企业，都将会有广阔的发展前景。

我认为，在将来的发展中，主要在红外线的性能和灵敏度上将会有很大的提高，主要的

发展趋势有：智能化、轻型化、高灵敏度及高性能。

（1）智能化：目前的红外传感器主要是结合外围设备来使用的，将来的发展完全可以将其

作为一个单独的模块来进行研究，让其独立工作。

（2）轻型化：轻型化是红外传感器发展的必然趋势，现在很多的科技产品都在追求轻型化，

所以将红外线传感器轻型化、提高其便携性是必然的发展趋势。

（3）高灵敏度：高灵敏度就更加不用说了，红外线被普遍运用在了军事、医疗等国家重要菖蒲草

部门，灵敏度应该是作为最基本的一个要求来发展。

虽然现在的红外线传感器还存在很多的不足，但是已经在科技、军事等的发展中起到了

不可替代的作用。我想随着探测设备以及相关科技的不断发展，红外线传感器将会拥有更高

的性能和更好的灵敏度，也将会有更广阔的应用范围。

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七、参考文献

（1）王化祥、张淑英，《传感器原理及应用》第一版，天津，天津大学出版社。1988

（2）王俊杰，《检测技术与仪表》武汉理工大学出版社。2009.1

（3）彭军，《 传感器与检测技术》西安电子科技出版社。2003

（4）张红润、张亚凡，《传感器技术与应用教程》清华大学出版社。2005.1

（5）钱显毅，《传感器原理及检测技术》机械工业出版社。2011.1

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