红外传感器 是利用红外线的物理特性进行测量的传感器。红外光具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。任何物质，只要具有一定的温度（绝对零度以上），都能辐射红外线。#红外传感器#在测量时不直接接触被测物体，因此无摩擦，具有灵敏度高、响应速度快等优点。

红外传感器包括光学系统、检测元件和转换电路三部分。光学系统按结构不同可分为透射式和反射式两种。检测元件按工作原理可分为热检测元件和光电检测元件。应用最广泛的热检测元件是热敏电阻。当热敏电阻受到红外辐射时，温度升高，阻值发生变化（这种变化可能较大，也可能较小，因为热敏电阻 又可分为PTC热敏电阻和NTC热敏电阻），经转换电路转换成电信号输出。光电检测元件是常用的光敏元件，通常由硫化铅、硒化铅、砷化铟、砷化锑、碲化汞镉三元合金、锗和硅掺杂等材料制成。

红外传感器常用于非接触式测温、气体成分分析和无损检测，在医学、军事、空间技术、环境工程等领域有着广泛的应用。例如，利用红外传感器远距离测量人体表面温度的热像，可以发现温度异常的部位，及时诊断和治疗疾病（见热像仪）。利用人造卫星上的红外传感器监测地球云层，可以实现大范围的天气预报。还可以用来检测飞机上正在运转的发动机过热情况。

装有红外传感器的望远镜可以应用于军事行动中，在森林战中可以探测密林中的敌人，在城市战中可以探测墙后的敌人，这些都是通过红外传感器来测量人体的表面温度，从而知道敌人在哪里。

红外传感器工作原理

下面道合顺传感就给大家详细讲解一下红外传感器的工作原理。

根据发射方式不同，红外传感器可分为主动式和被动式两大类。

主动红外传感器

主动红外传感器的发射器发射经过调制的红外光束，被红外接收器接收，从而形成一条红外光束组成的警戒线。当受到树叶、雨水、小动物、雪、沙、雾等遮挡时不应报警，当有人或相当大小的物体遮挡时才会发出警报。

主动红外探测器技术主要采用一发一收，属于线性防范，现在已经由原来的单光束发展到多光束，还可以采用双发双收，最大限度降低误报率，从而增强了产品的稳定性和可靠性。

由于红外线是一种对环境因素具有良好非相干性的探测媒介（对于环境中的声音、光照、振动、各种人造光源、电磁干扰源等都具有良好的非相干性）；它同时也是一种对目标因素具有良好相干性的产品（只有遮挡红外光束的目标才会触发报警），所以主动红外传感器将会得到进一步的推广和应用。

被动红外传感器

被动式红外传感器的工作原理是检测人体发射的红外线，传感器收集外界的红外辐射，集中到红外传感器上。红外传感器通常采用热释电元件，当接收到红外辐射温度变化时会释放电荷，经检测处理后产生报警。

这种传感器是针对人体辐射进行探测的，因此辐射敏感元件必须对波长在10μm左右的红外辐射非常敏感，为了对人体的红外辐射敏感，其辐射表面通常覆盖有特殊的滤光片，这样环境的干扰就明显受到控制。

被动式红外传感器是由两个热释电元件串联或并联组成，且两个电极的极化方向相反，环境背景辐射对两个热释电元件的作用几乎相同，使放电效应相互抵消，因此探测器无信号输出。

一旦入侵者进入探测区域，人体的红外辐射经部分反射镜聚焦后被热释电元件接收，但两个热释电元件接收到的热量不同，热释电性也不同，无法抵消，经信号处理后产生报警。人体红外探测器中广泛应用的是被动式红外传感器。

根据能量转换方式的不同，红外传感器可分为光子型和热释电型两大类型。

光子红外传感器

光子红外传感器是利用红外辐射的光子效应来工作的传感器。所谓光子效应，是指当红外线入射到某些半导体材料上时，红外辐射中的光子流与半导体材料中的电子相互作用，改变电子的能量状态，从而引起各种电现象。

通过测量半导体材料中电子性质的变化，可以得知相应的红外辐射强度。光子探测器主要类型有内部光电探测器、外部光电探测器、自由载流子探测器、QWIP量子阱探测器等。

光子探测器的主要特点是灵敏度高、响应速度快、响应频率高，但缺点是探测波段较窄，一般工作在低温下（为保持较高的灵敏度，常采用液氮或热电制冷等方式将光子探测器冷却到较低的工作温度）。

热释电红外传感器

热释电红外传感器 是利用红外辐射的热效应引起元件本身的温度变化来检测某些参数的，其检测率和响应速度不如光子传感器。

但由于其可在室温下使用，且灵敏度与波长无关，因此应用范围十分广泛，利用铁电体热释电效应的热释电红外传感器灵敏度较高，应用十分广泛。

热释电效应

一些绝缘材料受热时，随着温度升高，晶体两端会产生数量相等、符号相反的电荷。这种因热变化而产生电极化的现象称为热释电效应。热释电效应在热释电红外传感器中的应用已有十几年的历史。能产生热释电效应的晶体称为热释电体，又称热释电元件。热电元件常用的材料有单晶、压电陶瓷、聚合物薄膜等。

热释电红外传感器的结构

热释电红外传感器由以下四个主要部分组成：

①铝基板与场效应晶体管（FET）组成电路；

②具有热释电效应的陶瓷材料；

③限制入射红外波长的窗口材料；

④ 外壳TO-5型帽及插座。

单独使用探测元件时，探测距离较短，且所得到的信号不易被后续电路处理，所以目前多采用红外组件进行探测。红外组件由热释电红外传感器、透镜、测量转换电路、密封管壳等组成。透镜可以扩大探测范围，提高测量灵敏度；测量转换电路可以完成滤波、放大等信号处理过程；密封管壳可以防止外界噪声引起的误动作。该组件体积小，成本低，功能多样，因此被广泛应用。

红外温度传感器

自然界中，当物体的温度高于绝对零度时，由于其内部热运动的存在，就会不断向周围辐射电磁波，其中就包括波长范围为0.75~100μm的红外线，红外温度传感器就是利用该原理产生的。

红外线

红外线是人眼看不见的一种光，但其实它跟其他光一样，是一种客观物质。任何物体只要温度高于热力学零度，都会向周围有红外辐射。红外线是可见光中红光以外的光，所以叫红外线。它的波长范围大致在0.75~100μm的光谱范围内。

红外线辐射

红外辐射的物理本质是热辐射，物体的温度越高，辐射出的红外辐射就越多，红外辐射的能量也越强。研究发现，太阳光谱中各种单色光的热效应从紫光到红光逐渐增强，而最大的热效应发生在红外辐射的频率范围内，因此人们把红外辐射称为热辐射。

红外运动传感器

自然界中，一切物体都会辐射红外线，因此利用探测器测量目标本身与背景的红外差异，可以得到不同的红外图像。运动传感器可以检测运动的人或动物发射的红外线，并输出开关信号，可应用于各种需要检测运动人体的场合。

人体的体温是恒定的，一般为37度，因此会发射特定波长在10UM左右的红外线。运动传感器内置的红外探头刚好能探测到人体发射的10UM左右的红外线。人体发射的10UM左右的红外光经菲涅尔滤光片增强后集中到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，当人体接收到的红外辐射温度发生变化时，热释电元件会失去电荷平衡，向外释放电荷，从而产生电信号。通过检测人体辐射的红外线，达到检测人体运动的目的。

红外线接近传感器

接近感应的实现是通过传感器探测器IRLED发射的红外能量和受到外界遮挡反射回来的红外能量大小来判断接近或者离开。上图是一般手机接近传感器的结构。

红外距离传感器

红外距离传感器是一种以红外线为介质的传感器，具有测量范围广、响应时间短等特点，在现代科学技术、国防、工农业等领域有着广泛的应用。红外距离传感器有一对红外信号发射和接收二极管，红外距离传感器LDM301用于发射红外光，照射到物体上后形成反射过程，该反射光被传感器接收，再用CCD对数据进行处理，通过信号处理器计算出距离。

红外传感器应用

火焰探测器

火焰传感器利用红外线对火焰非常敏感的特点，采用特制的红外接收管来检测火焰，并将火焰的亮度转换成高低变化的电平信号，输入到中央处理器，CPU根据信号的变化进行相应的处理。

火焰传感器可检测波长在700纳米至1000纳米范围内的红外光，检测角度为60°，对红外波长的灵敏度在880纳米左右可达最大值。

远红外火焰探头将外界红外光强度的变化转换成电流的变化，通过A/D转换器体现为0~255范围内数值的变化，外界红外光越强，该数值越小；红外光越弱，该数值越大。

红外距离传感器是利用距离障碍物不同距离时红外信号反射的强度不同的原理来检测障碍物的距离。红外距离传感器有一对红外信号发射和接收二极管，发射管发射特定频率的红外信号，接收管接收此频率的红外信号。当红外探测方向遇到障碍物时，红外信号反射回来被接收管接收，经过处理后通过数字传感器接口返回到中央处理器，中央处理器可以利用红外返回信号来识别周围环境的变化。

红外线体温计

红外线测温仪的组成主要由光学系统、调制器、红外传感器放大器、指示器等部分组成。红外传感器是接收目标辐射并将其转换成电信号的装置。

红外成像

很多时候人们不仅需要知道物体表面的平均温度，还需要知道物体的温度分布情况，以便分析、研究物体的结构，检测内部缺陷。红外成像可以直观地将物体的温度分布以图像的形式显示出来。