红外传感器是一种以红外线为介质来完成测量功能的传感器。由于红外线传播时具有不扩散、折射率小、响应速度快等诸多优点，红外传感器现已在诸多领域得到广泛应用。

红外传感器主要由红外辐射源和红外探测器两部分组成，有红外辐射的物体就可以视为红外辐射源。红外传感器具有一对红外信号发射与接收二极管，发射管发射特定频率的红外信号，接收管接收这种频率的红外信号，当在红外线的检测方向遇到障碍物时，红外信号反射回来被接收管接收，经过处理之后返回设备主机。

红外传感器可分为红外热成像遥感技术、红外搜索（跟踪目标、确定位置、红外制导）、红外辐射测量、通信、测距、红外测温等。该技术在科学研究、军事工程和医学方面都有着广泛的应用。

红外线技术在测速系统中已经得到了广泛应用，许多产品已运用红外线技术能够实现车辆测速、探测等研究。红外线应用速度测量领域时，最难克服的是受强太阳光等多种含有红外线的光源干扰。外界光源的干扰成为红外线应用于野外的瓶颈。针对此问题，这里提出一种红外线测速传感器设计方案，该设计方案能够为多点测量即时速度和阶段加速度提供技术支持，可应用于公路测速和生产线下料的速度称量等工业生产中需要测量速度的环节。

红外技术已经众所周知，这项技术在现代科技、国防科技和工农业科技等领域得到了广泛的应用。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像；（4）红外测距和通信系统；（5）混合系统，是指以上各类系统中的两个或者多个的组合。

红外传感器根据探测机理可分成为：光子探测器（基于光电导效应）和热探测器（基于热效应）。

利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外线又称远红外线，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。任何物质，只要它本身具有一定的温度（高于绝对零度），都能辐射红外线。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏度高，反应快等优点。

红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路。光学系统按结构不同可分为透射式和反射式两类。检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和光电检测元件。热敏元件应用最多的是热敏电阻。热敏电阻受到红外线辐射时温度升高，电阻发生变化（这种变化可能是变大也可能是变小，因为热敏电阻可分为正温度系数热敏电阻和NTC热敏电阻），通过转换电路变成电信号输出。光电检测元件常用的是光敏元件，通常由pbs、化铅、砷化铟、化锑、镉汞三元合金、锗及硅掺杂等材料制成。

红外线传感器常用于无接触温度测量，气体成分分析和无损探伤，在医学、军事、空间技术和环境工程等领域得到广泛应用。例如采用红外线传感器远距离测量人体表面温度的热像图，可以发现温度异常的部位，及时对疾病进行诊断治疗（见热像仪）；利用人造卫星上的红外线传感器对地球云层进行监视，可实现大范围的天气预报；采用红外线传感器可检测飞机上正在运行的发动机的过热情况等。

具有红外传感器的望远镜可用于军事行动，林地战探测密林中的敌人，城市战中探测墙后面的敌人，以上均利用了红外线传感器测量人体表面温度从而得知敌人所在地。

该报警器能探测人体发出的红外线，当人进入报警器的监视区域内，即可发出报警声，适用于家庭、办公室、仓库、实验室等比较重要场合防盗报警。装置电路原理见图1。由红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、延时电路和音响报警电路等组成。红外线探测传感器IC1探测到前方人体辐射出的红外线信号时，由IC1的②脚输出微弱的电信号，经三极管VT1等组成第一级放大电路放大，再通过C2输入到运算放大器IC2中进行高增益、低噪声放大，此时由IC2①脚输出的信号已足够强。IC3作电压比较器，它的第⑤脚由R10、VD1提供参考电压，当IC2①脚输出的信号电压到达IC3的⑥脚时，两个输入端的电压进行比较，此时IC3的⑦脚由原来的高电平变为低电平。IC4为报警延时电路，R14和C6组成延时电路，其时间约为1分钟。当IC3的⑦脚变为低电平时，C6通过VD2放电，此时IC4的②脚变为低电平，它与IC4的③脚基准电压进行比较，当它低于其基准电压时，IC4的①脚变为高电平，VT2导通，讯响器BL通电发出报警声。人体的红外线信号消失后，IC3的⑦脚又恢复高电平输出，此时VD2截止。由于C6两端的电压不能突变，故通过R14向C6缓慢充电，当C6两端的电压高于其参考电压时，IC4的①脚才变为低电平，时间约为1分钟，即持续1分钟报警。

火焰传感器利用红外线对对火焰非常敏感的特点，使用特制的红外线接受管来检测火焰，然后把火焰的亮度转化为高低变化的电平信号，输入到中央处理器中，中央处理器根据信号的变化做出相应的程序处理。

火焰传感器能够探测到波长在700纳米～1000纳米范围内的远红外线，探测角度为60°，其中红外光波长在880纳米附近时候的灵敏度达到最大。

远红外火焰探头将外界红外光的强弱变化转化为电流的变化，通过A/D反激式变压器反映为0～255范围内数值的变化。外界红外光越强，数值越小；红外光越弱，数值越大。

红外测距传感器利用红外信号遇到障碍物距离的不同反射的强度也不同的原理，进行障碍物远近的检测。红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极管，发射管发射特定频率的红外信号，接收管接收这种频率的红外信号，当红外的检测方向遇到障碍物时，红外信号反射回来被接收管接收，经过处理之后，通过数字传感器接口返回到中央处理器主机，中央处理器即可利用红外的返回信号来识别周围环境的变化。

红外测温仪

红外测温仪的构成主要有光学系统，调制器，红外传感器放大器，指示器等部分构成。红外传感器是接收目标辐射并转换成电信号的器件。

红外成像

在许多场合，人们不仅要知道物体表面的平均温度，更需了解物体的温度分布以便分析，研究物体的结构，探测内部缺陷。红外成像就能将物体的温度分布以图像的形式直观显示出来。

待测目标

根据待测目标的红外辐射特性可进行红外系统的设定。

大气衰减

待测目标的红外辐射通过地球大气层时，由于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。

光学接收器

它接收目标的部分红外辐射并传输给红外传感器。相当于雷达天线，常用是物镜。

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。

红外探测器

这是红外系统的核心。它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。

探测器制冷器

由于某些探测器必须要在高温下工作，所以相应的系统必须有制冷设备。经过制冷，设备可以缩短响应时间，提高探测灵敏度。

信号处理系统

将探测的信号进行放大、滤波，并从这些信号中提取出信息。然后将此类信息转化成为所需要的格式，最后输送到控制设备或者显示器中。

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、指示仪器和记录仪等。

依照上面的流程，红外系统就可以完成相应的物理量的测量。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。

红外传感器已经在现代化的生产实践中发挥着它的巨大作用，随着探测设备和其他部分的技术的提高，红外传感器能够拥有更多的性能和更好的灵敏度。

红外传感器是红外探测系统中很重要的部件，但它很娇气，使用中如果不注意就有可能导致红外传感器损坏。因此，红外传感器在使用中应注意以下几点：

（1）必须首先注意了解红外传感器的性能指标和应用范围，掌握它的使用条件。

（2）必须关注传感器的工作温度，一般要选择能在室温下工作的红外传感器，便于维护。

（3）适当调整红外传感器的工作点。一般情况下，传感器有一个最佳工作点。只有工作在最佳工作点时，红外传感器的信噪比最大。

（4）选用适当前置放大器与红外传感器配合，以获取最佳探测效果。

（5）调制频率与红外传感器的频率响应相匹配。

（6）传感器的光学部分不能用手摸，擦，防止损伤与沾污。

（7）传感器存放时注意防潮，防振，防腐。

传感器市场报告显示，2008年全球传感器市场容量为506亿美元，预计2010年全球传感器市场可达600亿美元以上。调查显示，东欧、亚太区和加拿大成为传感器市场增长最快的地区，而美国、德国、日本依旧是传感器市场分布最大的地区。就世界范围而言，传感器市场上增长最快的依旧是汽车市场，占第二位的是过程控制市场，看好通讯市场前景。

一些传感器市场比如压力传感器、温度传感器、流量传感器、水平传感器已表现出成熟市场的特征。流量传感器、压力传感器、温度传感器的市场规模最大，分别占到整个传感器市场的21%、19%和14%。传感器市场的主要增长来自于无线传感器、MEMS(MICRO-ELECTRO-MECHANICALSYSTEMS，微机电系统)传感器、生物传感器等新兴传感器。其中，无线传感器在2007-2010年复合年增长率预计会超过25%。

全球的传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势。有关专家指出，传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高，各国将竞相加速新一代传感器的开发和产业化，竞争也将日益激烈。新技术的发展将重新定义未来的传感器市场，比如无线传感器、光纤传感器、智能传感器和金属氧化传感器等新型传感器的出现与市场份额的扩大。

红外线传感器依动作可分为：

(1)将红外线一部分变换为热，藉热取出电阻变化及电动势等输出信号之热型。

(2)利用半导体迁徙现象吸收能量差之光电效果及利用因PN接合之光电动势效果的量子型。

热型的现象俗称为焦热效应，其中最具代表性者有测辐射热器(THERMALBOLOMETER)，热电堆(THERMOPILE)及热电(PYROELECTRIC)元件。

热型的优点有：可常温动作下操作，波长依存性(波长不同感度有很大之变化者)并不存在，造价便宜；

缺点：感度低、响应慢(MS之谱)。

量子型的优点：感度高、响应快速(ΜS之谱)；

缺点：必须冷却(液体氮气)、有波长依存性、价格偏高；

红外线传感器特别是利用远红外线范围的感度做为人体检出用，红外线的波长比可见光长而比电波短。红外线让人觉得只由热的物体放射出来，可是事实上不是如此，凡是存在于自然界的物体，如人类、火、冰等等全部都会射出红外线，只是其波长因其物体的温度而有差异而已。人体的体温约为36～37°C，所放射出峰值为9～10微米的远红外线，另外加热至400～700°C的物体，可放射出峰值为3～5微米(不是MM）的中间红外线。

菲涅尔滤光透镜，热释电红外传感器（PIR）和匹配低噪放大器。

菲涅尔透镜有两个作用：一是聚焦作用，即将热释红外信号折射在PIR上：二是将探测区内分为若干个明区和暗区，使进入探测区的移动物体（人）能以温度变化的形式在PIR上产生变化的热释红外信号。一般还会匹配低噪放大器，当探测器上的环境温度上升，尤其是接近人体正常体温（37℃）时，传感器的灵敏度下降，经由它对增益进行补偿，增加其灵敏度。输出信号可用来驱动电子开关，实现LED照明电路的开关控制。这是一款E27标准螺口灯头的灯具，它的电源适用范围是AC180V-250V（50/60HZ），红外传感器检测范围大约在3M—15M，它的标准产品IFS-BULB3W灯具达80LM，5W灯具达140LM。在LED光源模块的中央部分嵌入红外线传感器。一旦红外传感器检测到人的体温，LED电灯泡将会在50秒内自动开启与关闭。适用于任何一种室内应用，如走廊、储藏室、楼梯和大厅入口处。

红外辐射的本质

红外辐射的本质是热辐射。以波的形式在空间直线传播，真空中以光速传播当物体温度低于1000℃时，向外辐射的不再是可见光，而是远红外线红外线在通过大气层时,有三个波段透过率高,它们是2~2.6uM、3~5uM和8~14uM。其波段如图所示：

红外探测器分为热探测器和光子探测器两种。

（1）热探测器

利用红外辐射的热效应，探测器的敏感元件吸收辐射能后引起温度升高，进而使某些有关物理参数发生变化，通过测量物理参数的变化来确定探测器所吸收的红外辐射。

（2）光子探测器

利用单射光辐射的光子流与探测器材料中的电子互相作用，从而改变电子的能量状态，引起各种电学现象。

（1）红外测温仪：如图所示

（2）红外线气体分析仪：如图所示