红外感应技术原理、类别及发展趋势

红外感应技术也称为红外探测技术，是物联网应用中的基本技术（其中还包括RFID和GPS定位技术等）之一。

1）红外感应技术原理

红外感应技术利用目标与背最之间的红外辐射差异所形成的热点或图像来获取目标景信息。红外接收光学系统由光学系统和探测器、信息处理器、扫描与伺服控制器、信息输出接口、中心计算机等系列器 件组成。

其中，红外接收光学系统的作用就是把或目标区域内的红外辐射聚焦在探测器上，其结构类似于通常的接收光学系统，但由于工作在红外波段，其光学材料和镀膜必须与其工作波长相适应。红外感应器将目标和背景的红外辐射转换成电信号，经过非均匀性修正和放大后以视频形式输出至信息处理器。

信息处理器由硬件和软件组成，对视频进行快速处理后获得目标，然后通过数据接口输出。显示装置可以实时显示视频信号和状态信息。中心计算机的作用是对整个系统提供时序、状态、接口以及对内和对外指令等控制。扫描与伺服控制器用于控制光学扫描镜或伺服平台的工作，并把光学扫描镜或伺服平台的角度位置信息反馈给中心计算机。

红外感应技术的主要优点在于符合隐身自身高度隐蔽性的要求，即被动探测、不辐射电磁波，且因工作波长较微波雷达短3~4个数量级，因此可以形成具有高度细节的目标图像，而且目标分辨率也较高。

2）红外感应器类别

红外感应器已有100 多年的发展史，近代发展尤为迅速。红外感应器分为热敏感应器和光敏感应器两大类型。

（1）热敏感应器。热敏感应器是将温度转换成电信号的器件，分为有源和无源两类。其中，有源热敏感应器的工作原理是利用热释电效应、热电效应、半导体结效应：无源热敏感应器即热敏电阻，约占热敏感应器的55%，其工作原理是利用电阻的热敏特性。

热敏电阻可以采用金属、超导体、半导体、金属氧化物半导体及铁电半导体等固体材料制成。其中，采用氧化钴等陶瓷制作的感应器件性能稳定，价格低廉：采用碳和半导体锗、硅及超导测辐射热计的探测率高，响应速度快，但只能在深低温下工作：利用三甘氨酸硫酸盐等铁电晶体的宏观自发极化现象制成的热释电红外感应器适合在室温条件下工作，又具有较高的感应率和较快的响应速度，使用很广。

（2）光敏感应器。光敏感应器又称为光电器件，可分为“外光电”和“内光电”两类。外光电器件是基于金属或半导体的光电子发射效应制成的。工作在红外波段的光电子发射材料主要有锑化物半导体。

内光电器件大多是利用半导体错、硅、锑化钢、碲镉汞等材料的光电效应、光生伏特效应等物理现象制成的，主要有光导探测器、光伏探测器、扫积探测器和光磁电探测器等多种类型。此外还有异质结型器件。

例如，利用金属半导体接触形成肖特基势垒研制的感应器、金属绝缘体半导体（MIS）感应器、金属-绝缘体金属（MIM）感应器以及约瑟夫森感应器;新型的半导体超晶格量子阱红外感应器也属于此类。

3）红外感应技术发展趋势

为了在未来的技术竞争中取得优势，世界许多国家对大规格、多波段（多色）以及非制冷红外感应器技术都进行了深入研究。目前，红外感应技术的发展趋势主要有红外焦平面阵列、红外光电子物理、双波段探测以及复合探测等技术。

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编辑：jq