1、組員：徐陽東 胡維波 劉磊,紅外傳感器及其應(yīng)用,一：紅外傳感器的定義 二：紅外傳感系統(tǒng)的分類 三：紅外傳感系統(tǒng)的工作原理 四：紅外傳感器的應(yīng)用 五：紅外傳感器的發(fā)展前景,紅外線傳感器是利用紅外線的物理性質(zhì)來進(jìn)行測量的傳感器。紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。任何物質(zhì)，只要它本身具有一定的溫度（高于絕對零度），都能輻射紅外線。紅外線傳感器測量時(shí)不與被測物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且有靈敏度高，響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn) 。 如右圖就是一種常見的 紅外傳感器雙元熱釋電紅 外傳感器,紅外傳感器：,紅外傳感系統(tǒng)：,按照功能分為五大類： 1、輻射計(jì)，用于輻射和光譜測量 2、搜索和跟蹤系統(tǒng)

2、，用于搜索和跟蹤紅外目標(biāo) 確定其空間位置并對它的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行跟蹤 3、熱成像系統(tǒng)，可產(chǎn)生整個(gè)目標(biāo)紅外輻射的分布 圖像 4、紅外測距和通信系統(tǒng) 5、混合系統(tǒng)，是指以上各類系統(tǒng)中的兩個(gè)或者 多個(gè)的組合,（1）待側(cè)目標(biāo)。根據(jù)待側(cè)目標(biāo)的紅外輻射特性可進(jìn)行紅外系統(tǒng)的設(shè)定。 （2）大氣衰減。待測目標(biāo)的紅外輻射通過地球大氣層時(shí)，由于氣體分子和各種氣體以及各種溶膠粒的散射和吸收，將使得紅外源發(fā)出的紅外輻射發(fā)生衰減。 （3）光學(xué)接收器。它接收目標(biāo)的部分紅外輻射并傳輸給紅外傳感器。相當(dāng)于雷達(dá)天線，常用是物鏡。 （4）輻射調(diào)制器。對來自待測目標(biāo)的輻射調(diào)制成交變的輻射光，提供目標(biāo)方位信息，并可濾除大面積的干擾信號。又稱調(diào)

3、制盤和斬波器，它具有多種結(jié)構(gòu)。 （5）顯示設(shè)備。這是紅外設(shè)備的終端設(shè)備。常用的顯示器有示波器、顯像管、紅外感光材料、指示儀器和記錄儀等。,紅外傳感系統(tǒng)組成和工作原理：,（6）紅外探測器。這是紅外系統(tǒng)的核心。它是利用紅外輻射與物質(zhì)相互作用所呈現(xiàn)出來的物理效應(yīng)探測紅外輻射的傳感器，多數(shù)情況下是利用這種相互作用所呈現(xiàn)出的電學(xué)應(yīng)。此類探測器可分為光子探測器和熱敏感探測器兩大類型。 （7）探測器制冷器。由于某些探測器必須要在低溫 下工作，所以相應(yīng)的系統(tǒng)必須有制冷設(shè)備。經(jīng)過制 冷，設(shè)備可以縮短響應(yīng)時(shí)間，提高探測靈敏度。 （8）信號處理系統(tǒng)。將探測的信號進(jìn)行放大、濾波，并從這些信號中提取出信息。然后將此類信

4、息轉(zhuǎn)化成為所需要的格式，最后輸送到控制設(shè)備或者顯示器中。,紅外傳感器的應(yīng)用,紅外傳感器已經(jīng)在現(xiàn)代化的生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)揮著它的巨大作用，隨著探測設(shè)備和其他部分的技術(shù)的提高，紅外傳感器能夠擁有更多的性能和更好的靈敏度。 紅外探測器應(yīng)用可以用于非接觸式的溫度測量，氣體成分分析，無損探傷，熱像檢測，紅外遙感以及軍事目標(biāo)的偵察、搜索、跟蹤和通信等。 下面我們看看紅外傳感器在生活，工業(yè)，農(nóng)業(yè)，軍事，機(jī)器人等領(lǐng)域的應(yīng)用。,1、紅外傳感器在生活中的應(yīng)用 紅外線遙控鼠標(biāo)器：在機(jī)械式鼠標(biāo)器底部有一個(gè)露出一部分的塑膠小球,當(dāng)鼠標(biāo)器在操作桌面上移動(dòng)時(shí),小球隨之轉(zhuǎn)動(dòng) 在鼠標(biāo)器內(nèi)部裝有三個(gè)滾軸與小球接觸, 其中有兩個(gè)分別是X

5、軸方向和Y軸方向滾 軸,用來分別測量X軸方向和Y軸方向的 移動(dòng)量,另一個(gè)是空軸,僅起支撐作用。拖 動(dòng)鼠標(biāo)器時(shí),由于小球帶動(dòng)三個(gè)滾軸轉(zhuǎn)動(dòng), X軸方向和Y軸方向滾軸又各帶動(dòng)一個(gè)轉(zhuǎn) 軸(稱為譯碼輪)轉(zhuǎn)動(dòng)譯碼輪兩側(cè)分別裝有 紅外發(fā)光二極管和光敏傳感器,組成光電耦 合器。光敏傳感器內(nèi)部沿垂直方向排列有兩個(gè)光敏晶體管 A和B。由于譯碼輪有間隙,故當(dāng)譯碼輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),紅外發(fā)光二極管發(fā),出的紅外線時(shí)而照在光敏傳感器上,時(shí)而被阻斷,從而使光敏傳感器輸出脈沖信號。光敏晶體管A和B被安放的位置使得其光照和阻斷的時(shí)間有差異,從而產(chǎn)生的脈沖A和脈沖B有一定的相位差,利用這種方法,就能測出鼠標(biāo)器的拖動(dòng)方向。 右圖則為鼠標(biāo)的

6、內(nèi)部結(jié)構(gòu)，里面含有 紅外傳感器。,紅外線遙控鼠標(biāo)器工作原理,紅外遙控器：在我們的家用電器中，很多都用到紅外遙控器，比如我們電視遙控器，用紅外遙控器控制控制智能冰箱，洗衣機(jī)，空調(diào)，還有私家汽車車門等等都能看到紅外遙控器的用武之地。,液晶電視紅外遙控器,各式各樣的紅外遙控器,紅外線遙控的原理,由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，因而，繼彩電、錄像機(jī)之后，在錄音機(jī)、音響設(shè)備、空凋機(jī)以及玩具等其它小型電器裝置上也紛紛采用紅外線遙控。工業(yè)設(shè)備 環(huán)形繞線機(jī) 中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅完全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。 通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩

7、大部分組成。應(yīng)用編/解碼專用集成電路芯片來進(jìn)行控制操作，如圖1所示。發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。,2、紅外傳感器在工業(yè)上的應(yīng)用 紅外無損探傷儀：紅外無損探傷儀可以用來檢查部件內(nèi)部缺陷，對部件結(jié)構(gòu)無任何損傷。例如，檢查兩塊金屬板的焊接質(zhì)量，利用紅外輻射探傷儀能十分方便地檢查漏焊或缺焊；為了檢測金屬材料的內(nèi)部裂縫，也可利用紅外探傷儀。 將紅外輻射對金屬板進(jìn)行均勻照射，利用金屬對紅外輻射的吸收與縫隙(含有某種氣體或真空) 對紅外輻射的吸收所存在的差異，可以探測出金屬斷裂空隙。當(dāng)紅外輻射掃描器連續(xù)發(fā)射一定波長的紅外光通過金屬板時(shí)，在金

8、屬板另一側(cè)的紅外接收器也同時(shí)連續(xù)接收到經(jīng)過金屬板衰減的紅外光；如果金屬板內(nèi)部無斷裂，輻射掃描器在掃描過程中，紅外接收器收到的是等量的紅外輻射；,多晶硅紅外無損探測儀,如果金屬板內(nèi)部存在斷裂，紅外接收器在輻射掃描器在掃描到斷裂處時(shí)所接收到的紅外輻射值與其他地方不一致，利用圖像處形技術(shù)，就可以顯示出金屬板內(nèi)部缺陷的形狀。,下面我們再來看看一些紅外傳感所做成的工業(yè)產(chǎn)品圖片，讓我們對它有個(gè)更好的了解。,紅 外 成 像 儀,非接 觸式 紅外 測溫 儀,光電紅外傳感器在軍事上的應(yīng)用主要包括： 瞄準(zhǔn)吊艙；直升機(jī)；無人機(jī)；預(yù)警機(jī)；偵察車；艦艇用 新型偵察技術(shù)等等。 關(guān)于這方面的內(nèi)容本文不做 什么詳細(xì)的原理探討

9、， 只是給大家看一些這方面的 圖片，吸引下大家的眼球。,3、紅外傳感器應(yīng)用在軍事上,美國空軍F-16戰(zhàn)斗機(jī)，機(jī)腹下掛載的狙擊手 增程型紅外瞄準(zhǔn)吊艙,諾斯羅普-格魯門公司研制 的萊特寧先進(jìn)瞄準(zhǔn)吊艙系統(tǒng),諾斯羅普格魯曼公司的RQ-4A“全球鷹”,“全球鷹”可同時(shí)攜帶光電、紅外傳感系統(tǒng)和合成孔徑雷達(dá)。光電傳感器工作在0.4到0.8微米波段，紅外傳感器在3.6到5微米波段。光電系統(tǒng)包括第三代紅外傳感器和一個(gè)柯(KODAK)數(shù)字式電耦合器(CCD) 。合成孔徑雷達(dá)具有一個(gè)X波段、600MHZ、3.5千瓦峰值的活動(dòng)目標(biāo)指示器,最新研制先進(jìn) 的無 人轟炸機(jī),隨著時(shí)代和科技的發(fā)展，越來越多的智能產(chǎn)品出現(xiàn)在我們

10、的面前。我們之所以稱它們智能，是因?yàn)樗麄儞碛幸粋€(gè)比較發(fā)達(dá)的 “大腦” 當(dāng)然，這個(gè)大腦就是計(jì)算機(jī)。除了這個(gè)大腦以為，還有一個(gè)使它們具有智能化的重要原因就是在它們的內(nèi)部擁有各式各樣的內(nèi)部信息傳感器和外部信息傳感器。這樣就使得它們擁有人類一樣的嗅覺，視覺，觸覺，聽覺等等。 右圖是現(xiàn)在全世界非常著名的 QRIO機(jī)器人在打太極拳的圖片,4、紅外傳感器應(yīng)用在智能機(jī)器人中,前面提到的機(jī)器人應(yīng)該代表著機(jī)器人的最高端水平，下面來看看和我們有些接觸和設(shè)計(jì)到的機(jī)器人。,超級紅外遙控智能機(jī),避障紅外傳感電子小車,紅外 遙控 避障 小車,紅外遙控避障小車是大學(xué)生比較喜歡制作的一種電子小車，也是相對而言比較容易制作的，現(xiàn)在在大學(xué)生實(shí)驗(yàn)室中很多都能見到這種小車的身影。是比較能夠鍛煉本科生的動(dòng)手實(shí)踐能力的。,由此可預(yù)見，未來傳感器在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中發(fā)揮著越來越重要的作用。人類社