毕节学院
第一章绪论 ? 1.1引言 ?宇宙间的任何物体只要其温度超过零度就能产生红 外辐射，事实上同可见光一样，其辐射能够进行折射和反 射，这样便产生了红外技术，利用红外光探测器因其独有 的优越性而得到广泛的重视，并在军事和民用领域得到了 广泛的应用。军事上，红外探测用于制导、火控跟踪、警 戒、目标侦查、武器热瞄准器、舰船导航等；在民用领域， 广泛应用与工业设备监控、安全监视、救灾、遥感、交通 管理以及医学诊断技术等。红外探测就是用仪器接受被探 测物发出或者反射的红外线，从而掌握被测物所处位置的 技术。作为红外探测系统的核心期间，红外传感器（也称 为红外探测器）的研究成为一个热点。
第二章红外传感器控制的理论依据? 2.1红外传感器概念 ?定义：红外传感器（也称为红外探测器）是能将红外辐射能转换成电能的光敏器件。 ? 2.22红外传感系统分类 ?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。 ? 2.23红外光简介 ?红外光是太阳光谱的一部分，红外光的最大特点就是具有光热效应，辐射热量，它是光谱中最大光热效应区。红外光一种不可见光，与所有电磁波一样，具有反射、折射、散射、干涉、 吸收等性质。红外光在真空中的传播速度为3×108m/s。红外光在介质中传播会产生衰减，在金 属中传播衰减很大，但红外辐射能透过大部分半导体和一些塑料，大部分液体对红外辐射吸收非 常大。 ?不同的气体对其吸收程度各不相同，大气层对不同波长的红外光存在不同的吸收带。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。
红外检测模块 红外传感器的基本原理是由红外发射管发出不可见的红外光，红外光经检测面反射后被接收管接收，从而检测到物体。在红外检测模块设计制作过程中，关键要考虑其检测距离、灵敏度和工作稳定性（受日光的影响）等问题。 方案一： 红外线不经任何调制，直接发射，接受电路采用运放整形电路。电路如图1。 图 1 红外发射接受电路 该电路比较简单，容易实现。但因其发射的红外线未经调制，其检测距离近，特别易受日光影响，对环境要求比较高。 方案二： 发射的红外经过调制，接受电路采用锁相环型。电路如图2。 图2 红外测速及液面检测电路 锁相电路的振荡信号由LM567的⑤脚输出，送至Q6放大，驱动红外线发射管发出方波信号。集成电路uA741、红外接收管D1及其外围元件组成红外线接收电路，红外线接收管D1将接收到的红外线信号转变成本身阻值的变化，经
电阻R38、电容C29耦合到uA741的②脚，由uA741进行放大。当探测到物体时，LED绿灯亮。 在红外发射与接收中要考虑到发射元件与接收元件都存在着方向性。因此存在着一个位置，在这个位置上传感器可获得最大的灵敏度。另外，还存在着一个传感器可以正常工作的范围，如图3所示。 图3 红外发射与接收元件的方向性 利用LM567⑤脚脉冲信号驱动红外发光管，除了利用锁相环路解码器LM567提高检测灵敏度并消除太阳光等背景光的干扰外，还能使红外发光管在平均输入功率不变的情况下比直流驱动方式增加一倍的发射功率。在红外探测器前端加红外滤光片可去除可见光，使红外光通过，进一步提高了抗干扰能力。 该电路的最大特点是实现了红外线发射与接收工作频率的同步自动跟踪，即红外发射部分不设专门的脉冲发生电路，而直接从接收部分的检测电路引入脉冲(实为LM567的锁相中心频率信号)，既简化了线路和调试工作，又防止了周围环境变化和元件参数改变造成的收、发频率不一致，使电路稳定性和抗干扰能力大大增强。该探测器在实验中取得了很好的效果。
带电设备红外诊断技术应用导则 参照中华人民共和国 电力行业标准DL/T664-1999《带电设备红外诊断技术应用导则》 《华北电网有限公司红外技术管理制度》 1、从事红外检测与诊断工作的人员应具备以下素质： (1)从事红外检测与诊断工作的人员应熟悉红外检测与诊断技术的基本原理，掌握红外检测仪器的工作原理、主要性能、技术指标以及操作方法，并能熟练操作红外检测仪器。 (2)从事红外检测与诊断工作的人员应了解电气设备的性能、结构、运行状况。 (3)从事红外检测与诊断工作的人员应熟悉掌握中华人民共和国电力行业标准DL/T664-1999《带电设备红外诊断技术应用导则》和本管理制度，掌握《国家电网公司电力安全工作规程（变电站和发电厂电气部分、电力线路部分）（试行）》和现场试验的有关安全规定。 2、红外检测的范围：只要表面发出的红外辐射不受阻挡都属于红外诊断的有效监测设备。例如：旋转电机、变压器、断路器、互感器、电力电容器、避雷器、电力电缆、母线、导线、绝缘子串、组合电器、低压电器及二次回路等。 二、红外检测与诊断的基本要求 (一)对检测设备的要求 1、红外测温仪应操作简单，携带方便，测温精确度高，测量结果的重复性好，不受测量环境中高压电磁场的干扰，仪器应满足现场带电实测对距离的要求，并应能对表面放射率、大气环境参数、测量距离等进行修正以保证测量结果的真实性。 2、红外热电视应操作简单携带方便，有较好的测温精确度，测量结果的重复性好，不受测量环境中高压电磁场的干扰图像清晰，具有图像锁定、记录、输出和简单的分析功能。 3、红外热像仪应图象清晰、稳定，不受测量环境中高压电磁场的干扰，具有较强的图象分析功能，具有较高的热传感分辨率和图象分辨率，空间分辨率应满足实测距离的要求，具有较高的测量精确度和合适的测温范围。 (二)对被检测设备的要求 1、被检测设备应为带电设备。
F:\FT-IR 数据\140508\14050802.0 14050802 Instrument type and / or accessory 08/05/2014 3851.39 3743.35 3442.89 3096.28 2363.36 1558.691490.21 1405.10 1243.73 990.09915.21 1000 1500200025003000 3500Wavenumber cm-1 4648 5052545658 6062 T r a n s m i t t a n c e [%] Page 1/1 F:\FT-IR 数据\140508\14050803.0 14050803 Instrument type and / or accessory 08/05/2014 3448.01 3095.63 2362.09 1617.04 1501.28 1408.30 1255.93 1002.64 924.42 1000 15002000 25003000 3500Wavenumber cm-1 5560 6570 75 T r a n s m i t t a n c e [%] Page 1/1
F:\FT-IR 数据\140508\14050808.0 14050808 Instrument type and / or accessory 08/05/2014 3448.04 1700.45 1653.24 1558.961541.371457.94 910.81 1000 1500200025003000 3500Wavenumber cm-1 50 556065 70 T r a n s m i t t a n c e [%] Page 1/1 F:\FT-IR 数据\140508\14050809.0 14050809 Instrument type and / or accessory 08/05/2014 3851.74 3647.27 3565.56 2357.62 1557.77 1464.49 908.11 1000 15002000 25003000 3500Wavenumber cm-1 4045 50556065 7075 T r a n s m i t t a n c e [%] Page 1/1
红外技术的发展现状与发展趋势 第一部分红外技术的发展及主要应用领域 红外技术的发展 1800年，英国天文学家F.W.赫歇耳利用水银温度计来研究太阳光的能量分布发现了红外辐射，从那时起，人们就致力于研究各种红外探测器以便更好地研究和探测红外辐射。在红外探测器发展中，以下事件具有重要意义： 上世纪70年代，热成像系统和电荷耦合器件被成功地应用。 上世纪末以焦面阵列（FPA）为代表的红外器件被成功地应用。 红外技术的核心是红外探测器。 红外探测器 单元红外探测器：如InSb（锑化铟）、HgCdTe（碲镉汞）、非本征硅，以及热电等探测器。 线列：以60元、120元、180元和256元等，可以拼接到1024元甚至更多元。 4N系列扫描型焦平面阵列：如211所的研制生产的4x288。 凝视型焦平面阵列(IRFPA)： 致冷型256x256、320x240、384x288，更大规模的如640x512，1024×1024和1280×720 元阵列也已有了； 非致冷型160×120、320x240已广泛应用于各个行业中，384x288、640x480也已开始应用。 红外探测器按其特点可分为四代： 第一代（1970s－80s）：主要是以单元、多元器件进行光机串/并扫描成像； 第二代（1990s－2000s）：是以4x288为代表的扫描型焦平面； 第三代：凝视型焦平面； 第四代：目前正在发展的以大面阵、高分辨率、多波段、智能灵巧型为主要特点的系统芯片，具有高性能数字信号处理功能，甚至具备单片多波段探测与识别能力。 目前非制冷焦平面探测器的主流技术为热敏电阻式微辐射热计，根据使用的热敏电阻材料的不同可以分为氧化钒探测器和非晶硅探测器两种。 非制冷焦平面阵列探测器的发展，其性能可以满足部分的军事用途和几乎所有的民用领域，真正实现了小型化、低价格和高可靠性，成为红外探测成像领域中极具前途和市场潜力的发展方向。 氧化钒技术由美国的Honeywell公司在九十年代初研发成功，目前其专利授权BAE、L-3/IR、 FLIR-INDIGO、DRS、以及日本NEC、以色列SCD等几家公司生产。非晶硅技术主要由法国的 CEA/LETI/LIR实验室在九十年代末研发成功，目前主要由法国的SOFRADIR和ULIS公司生产。 目前世界上只有美国、法国、日本、以色列四个国家拥有非制冷焦平面探测器产业化生产的能力，其核心技术仅有美国和法国两个国家掌握，日本和以色列则由美国取得技术许可，在其国内生产和有限制地使用。对我国的出口则设置了更多严格的限制，如大家遇到的帧频限制。
关于红外传感器的报告 摘要：本文主要介绍一些关于红外传感器的一些基本知识和工作原理，从而让我们能够从一定程度上了解红外传感器这一传感器的种类。对于红外传感器的认识，能够帮助我们更好的利用红外传感器，让我们的生活或者工作更加方便和愉快。 关键字：红外辐射、传感器、原理、用途 红外传感器(也称为红外探测器)是能将红外辐射能转换成电能的光敏器件，它是红外探测系统的关键部件，其性能好坏，将直接影响系统性能的优劣。因此，选择合适的、性能良好的红外传感器，对于红外探测系统是十分重要的。而作为红外传感器的重要组成部分，红外辐射是不得忽略的重中之重。下面我们先介绍红外辐射的相关知识和原理。 一、红外辐射的工作原理简介： 红外辐射是一种人眼不可见的光线，俗称红外线，因为它是介于可见光中红色光和微波之间的光线。红外线的波长范围大致在0.76-1000μm之间，对应的频率大致在4×104至3×1011Hz之间，工程上通常把红外线所占据的波段分成近红外、中红外、远红外和极远红外4 个部分。 下图是红外线的电磁波谱图： 红外分区：在红外技术中，一般将红外辐射分为4个区域 (1)近红外区: 770 nm~ 1.5 μm (2)中红外区: 1.5 μm ~ 6μm (3)远红外区: 6μm ~ 40μm (4)极远红外区: 40μm ~ 1000μm 注意：这里所说的远近是指红外辐射在电磁波谱中与可见光的距离。
红外辐射本质上是一种热辐射。任何物体，只要它的温度高于绝对零度( -273 ℃)，就会向外部空间以红外线的方式辐射能量，一个物体向外辐射的能量大部分是通过红外线辐射这种形式来实现的。物体的温度越高，辐射出来的红外线越多，辐射的能量就越强。另一方面，红外线被物体吸收后可以转化成热能。 红外线作为电磁波的一种形式，红外辐射和所有的电磁波一样，是以波的形式在空间直线传播的，具有电磁波的一般特性，如反射、折射、散射、干涉和吸收等。红外线在真空中传播的速度等于波的频率与波长的乘积，即 c =λ f 。红外辐射的强度及波长与物体的温度和辐射率有关，能在任何温度下全部吸收投射到其表面的红外辐射的物体称为黑体，能全部反射红外辐射的物体称为镜体，能全部透过红外辐射的物体称为透明体，能部分反射或吸收红外辐射的物体称为灰体。自然界并不存在理想的黑体、镜体和透明体，绝大部分物体都属于灰体。 二、红外线的物理特性： ①热效应 ②穿透云雾的能力强 ①热效应及应用： 一切物体都在不停的辐射红外线。物体的温度越高，辐射的红外线就越多。红外线照射到物体上最明显的效果就是产生热。冬天烤火，就是因为有大量的红外线从炉子里射到人身上，才能让我们感觉到热乎乎的。 人体生病的时候，虽然外面看起来没有什么变化，但是由于局部皮肤的温度不正常，如果在照相机里装上对红外感光的胶片，给皮肤拍照再与正常人的照片对比，可以对疾病作出诊断。这种相机拍出来的照片叫热谱图。 根据红外线的热效应，人们还研究出了红外线夜视仪。红外线夜视仪在漆黑的夜晚也可以发现人的存在。夜间人的体温比周围草木或建筑的温度高，人体辐射出来的红外线就比他们强。可以帮助人们在夜间进行观察、搜索、瞄准和驾驶车辆等。 物体在辐射红外线的同时，也在吸收红外线。各种物体吸收了红外线以后温度就会升高。我们就可以利用红外线的热效应来加热物品。家庭用的红外线烤箱，浴室用的暖灯，也就是浴霸等等。物体加热可以利用红外线烘干汽车表面的喷漆，烘干稻谷等作物。 在医学上，还可以利用红外线的热效应进行理疗。在红外线照射下，组织温度升高，血流加快，物质代谢增强，组织细胞活力及再生能力提高。伤口就容易痊愈。 ②穿透能力强的应用： 穿透云雾的能力强(波长较长,易于衍射) ，由于一切物体，都在不停地辐射红外线，并且不同物体辐射红外线的强度不同，利用灵敏的红外线探测器接收物体发出的红外线，然后用电子仪器对接到的信号进行处理，就可以察知被测物体的形状和特征，这种技术叫做红外线遥感技术，可以用在卫星上勘测地热、寻找水源、监测森林火情、估计农作物的长势和收成。还有我们每天都要关注的天气预报，也是红外线遥感技术。 红外辐射在大气中传播时，由于大气中的气体分子、水蒸汽以及固体微粒、尘埃等物质的吸收和散射作用，使辐射能在传输过程中逐渐衰减。空气中对称的双原于分子，如N2、H2、O2不吸收红外辐射，因而不会造成红外辐射在传输过
目录 1.绪论 (1) 1.1背景 (1) 1.2现状 (2) 2.系统总体设计 (5) 2.1系统测量的基本原理 (5) 2.2系统总体结构 (6) 3.系统硬件设计 (9) 3.1光源系统 (9) 3.2调制器的设计 (10) 3.3 红外滤光片的选择 (13) 3.4 液体池 (13) 3.5 红外传感器的设计 (13) 3.5.1 红外传感器类型 (14) 3.5.2 红外传感器主要性能指标 (14) 3.5.3 硒化铅(Pbse)光电导探测器的选择 (16) 3.6信号检测电路 (16) 3.6.1 前置放大电路 (17) 3.6.2带通滤波电路设计 (17) 3.6.3相敏检测电路设计 (18) 3.7 单片机系统设计 (20) 3.7.1 单片机系统总体设计 (20)
3.7.2 A/D转换电路设计 (21) 3.7.3实时时钟电路设计 (23) 3.7.4看门狗、存储器电路设计 (24) 3.7.5人机接口电路设计 (25) 3.7.6串行通信接口电路设计 (27) 3.8电源电路设计 (27) 4软件的设计与实现 (29) 4.1系统程序设计概述 (29) 4.2单片机程序设计 (29) 4.2.1主程序 (30) 4.2.2数据采集程序设计 (30) 4.2.3时钟读取程序设计 (34) 4.2.4数据存储程序设计 (35) 4.2.5显示和打印程序设计 (39) 4.3上位机程序设计 (42) VB 6.0的MSComm通信控件提供了一系列标准通信命令的接口，它允许建立串口连接，可以连接到其他通信设备(如Modem)、还可以发送命令、进行数据交换以及监视和响应在通信过程中可能发生的各种错误和事件，从而可以用它创建全双工的、事件驱动的、高效实用的通信程序。 (43) 4.3.1 MSComm控件的主要属性及事件 (43) 4.3.2用MSComm控件进行串口通信一般步骤 (43)
光电检测技术与应用 论文 题目：红外测距传感器的工作原理及使用 院系：机电工程学院 班级：测控xxxx 完成日期：2017/5/6 小组：第x组 小组成员：xxxxxxxxxx 红外测距传感器的工作原理及使用 摘要： 利用光的反射性质，将光学系统与电路系统相结合可以制作避障传感器，通过单片机的控制，可以完成智能车在运行过程中，对障碍物的处理。避障传感器基本原理：利用物体的反射性质。在一定范围内，如果没有障碍物，发射出去的红外线，因为传播距离越远而逐渐减弱，最后消失。如果有障碍物，红外线遇到障碍物，被反射到达传感器接收头。传感器检测到这一信号，就可以确认正前方有障碍物，并送给单片机，单片机进行一系列的处理分析，协调车轮或者舵机工作，完成躲避障碍物的动作。 关键字：光电检测技术、智能车、测距、红外测距传感器、单片机 一、引言 光电检测作为光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术，主要包括光信息获取、光电变换、光信息测量以及测量信息的智能化处理等，具有精度高、速度快、距离远、容量大、非接触、寿命长、易于自动化和智能化等优点，在国民经济各行业中得到了迅猛的发展和广泛的应用，如光扫描、光跟踪测量，光纤测量，激光测量，红外测量，图像测量，微光、弱光测量等，是当前最主要和最具有潜力的光电信息技术。
二、光电检测技术的概念 光电检测技术是光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术。它主要利用电子技术对光学信号进行检测，并进一步传递、储存、控制、计算和显示。光电检测技术从原理上讲可以检测一切能够影响光量和光特性的非电量。它可通过光学系统把待检测的非电量信息变换成为便于接受的光学信息，然后用光电探测器件将光学信息量变换成电量，并进一步经过电路放大、处理，以达到电信号输出的目的。然后采用电子学、信息论、计算机及物理学等方法分析噪声产生的原因和规律，以便于进行相应的电路改进，更好地研究被噪声淹没的微弱有用信号的特点与相关性，从而了解非电量的状态。微弱信号检测的目的是从强噪声中提取有用信号，同时提高测系统输出信号的信噪比。 光电检测技术的系统机构比较简单，分为信号的处理器，受光器，光源。在实际检测过程中，受光器在获得感知信号后，就会被反映为不同形状、颜色的信号，同时根据这些器件所处在的不同位置，就能够将他分为反射型与透过型的两种比较的模式。光电检测的媒介光应当是自然的光，例如白炽灯或者萤光灯。特别是随着这些技术的发展，光电技术也取得的非常好发展。由于投光器在发出光后，会以不一样的方式触摸这些被检测物中，直到照射到检测系统中的受光器中，同时受光器在此刺激下，会产生一定量的电流，这就是我们常说的光敏性的原件，实际生活中应用比较广泛的有三极管、二极管。 三、光电检测技术的应用 智能车方面的应用、家庭扫地机器人方面的应用:利用光的反射性质，将光学系统与电路系统相结合可以制作避障传感器，通过单片机的控制，可以完成智能车在运行过程中，对障碍物的处理。避障传感器基本原理：利用物体的反射性质。在一定范围内，如果没有障碍物，发射出去的红外线，因为传播距离越远而逐渐减弱，最后消失。如果有障碍物，红外线遇到障碍物，被反射到达传感器接收头。传感器检测到这一信号，就可以确认正前方有障碍物，并送给单片机，单片机进行一系列的处理分析，协调车轮或者舵机工作，完成躲避障碍物的动作。 四、常用光电检测器件：红外测距传感器 原理：其输出为电压数值，通过公式L?=?(6762/(9-X))-4可计算出小车与障碍物之间的距离。
HEFEI UNIVERSITY 红外线传感器的发展及应用 项目名称：红外线传感器的发展及应用 作者姓名： 班级： 1 指导教师：李 完成时间： 2015年6月6日星期六 I
一、简介 红外线传感器是利用红外线的物理性质 来进行测量的传感器。红外线又称红外光， 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负温度系数热敏电阻），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，通常由硫化铅、硒化铅、砷化铟、砷化锑、碲镉汞三元合金、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。 二、红外传感器的应用 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。 1、在医学上的应用： 采用红外线传感器远距离测量人体表面温度的热像图。 应用电路：人体焦耳式体温感测
红外热成像检测技术的应用和展望 摘要：无损检测，是指在不会对材料或元件的有效性或可靠性造成损害的前提下，对其内部的异性结构(缺陷或损伤)进行探测、定位、识别及测量的一种实用性技术。红外热成像技术是在红外探测器、微电子和计算机技术的基础上发展起来的，属于综合性高新技术，该技术正朝着快速扫描、非致冷、焦平面阵列式接收、计算机图像处理的方向发展，利用便携式笔记本电脑控制的系统正日趋完善。 关键词：无损检测；热成像技术；应用；发展趋势
红外热成像无损检测技术(又称红外热波无损检测技术)，是一门跨学科的技术，它的研究和应用，对提高航空航天器，多种军、民用工业设备的安全可靠性具有重要意义。1.红外热成像检测技术的原理 红外热成像无损检测技术的基本原理是利用被检物的不连续性缺陷对热传导性能的影响，使得物体表面温度不一致，即物体表面的局部区域产生温度梯度，导致物体表面红外辐射能力发生差异。借助红外热像仪探测被检物的辐射分布，通过形成的热像图序列就可推断出内部缺陷情况。 从理论上分析可知，材料或构件因内部缺陷将导致局部力学性能的强度改变，由于材料内部结构的不连续性，这种缺陷将引起材料或构件的热传导不连续，致使材料或构件的温度梯度不同，因而显现出的红外热图像也有所不同。通过研究被检测材料的内部缺陷及结构力学性能，找出其热传导特性与红外热图像之间的关系和机理，根据显示图像的温度梯度就可以确定缺陷的位置和范围，由温度梯度随时间变化的速率可以确定缺陷的深度。 采用红外热成像技术进行检测的特点是不受材料的几何结构及材质的限制，可以实现非接触、大面积的检测。 2.红外热成像检测技术的分类 根据探测方式不同，红外热成像检测技术可划分为透射式和反射式，其中反射式更便于使用；根据引起温差的方式不同，可划分为主动式和被动式。 主动式红外热成像检测技术可以对物体表面进行快速、准确的检测，并具有直观、非接触、单次检测面积大等特点。根据主动式激励源不同，主要划分脉冲红外热成像检测技术、锁相红外热成像检测技术和超声红外热成像检测技术等。 2.1脉冲红外热成像检测技术 脉冲红外热成像技术是一种集光、机、电为一体的非接触式无损检测方法，也是目前研究最多和最成熟的方法之一。工作原理如图1所示:以高能脉冲闪光灯作为激励热源，热流在被测构件内部传导过程中，若构件内部存在缺陷或损伤，则使得物体内部热分布将存在不连续性结构，从而导致其缺陷或损伤处的表面温度与无缺陷或损伤处有明显不同。 图1冲红外热成像检测技术的工作原理 脉冲红外热成像检测方式虽然简单实用，但是也存在着一些缺点：适于检测平板类构件，对于复杂结构构件检测存在困难；对热源的均匀性要求非常高；检测构件厚度有限，
红外传感器及其应用 红外传感器及其应用 题目: 红外传感器及其应用学院名称: 指导老师: 职称: 班级: 学号: 学生姓名: 2010年5月25日 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。 关键词:红外传感器，自动控制，信号，器件设备，系统 红外辐射俗称红外线，是一种人眼看不见的光线。自然界中任何物体只要其温度高于绝对零度(-273.15?)，都将以电磁波形式向外辐射能量——热辐射，物体温度越高，辐射出的能量越多，波长越短。从紫外线到红外线辐射的热效应逐渐增大，而热效应最大的为红外线。红外传感器主要应用波长0.8~40um的红外线。红
外线具有和可见光一样的性质:沿直线传播;服从反射定律和折射定律;有干涉、衍射、偏振现象;具有散射、吸收特性。 红外传感器是将红外辐射能转换为电信号的器件，也称红外器件或红外探测器，是红外检测系统的关键部件。常用的红外传感器有热传感器和光子传感器。 热传感器是利用入射红外辐射引起传感器的温度变化，然后利用器件的某种温度敏感特性把温度变化转换成相应的电信号;或者利用器件的某种温度敏感特性来调节电路种的电流强度的大小，从而得到相应的电信号。由此达到探测红外辐射的目的。 热敏电阻型红外传感器是由锰，镍，钴的氧化物混合后烧结而成的，热敏电阻一般制成薄片状，当红外辐射照射在热敏电阻上时，其温度升高，电阻值减小。测量热敏电阻阻值变化的大小，即可得知入射红外辐射的强弱，从而可以判断产生红外辐射物体的温度。测量电路可以采用一般的桥式测量电路。 热释电型红外传感器是利用热释电效应做成的红外传感器，若使某些强电介质物质的表面温度发生变化，在这些物质的表面上就会产生电荷的变化，这种现象称为热释效应。适用制作热释电红外传感器的光敏元件的材料很多，以压电陶瓷和陶瓷氧化物最多。钽酸锂(LiTaO3)、硫酸三甘钛(LATGS)记锆钛酸铅(PZT)制成的热释电型 红外传感器目前用得极广。今年来开发的具有热释电性能的高分子薄膜聚偏二氟乙烯(PVF2)，以称为用于红外成像器件、火灾报警传感器等。 热释电元件不能像其他光敏元件那样连续地接受光照，因为极化电荷在元件的表面不是永存的，只要一出现，很快就会与环境中的电话中和，或者漏泄。所以必须将入射光调制成脉冲光，是热释电元件连续地接受光照，使其表面电荷周期性的出现，根据取出的交变电信号的幅值检测光强。热释电红外敏感元件的内阻极高，
红外检测方法 红外线的划分 1672年英国著名科学家牛顿首次用三棱镜将太阳光分解为红、橙、黄、绿、青、兰、紫七色，开始了可见光光谱学的研究.英国著名天文学家赫胥尔在研究太阳光谱中各单色光的热效应时，发现最大的热效应是出现在红色光谱以外，从而发现了红外线的存在。英国著名物理学家马克斯威尔在研究电磁理论时，证实了可见光及看不见的红外线，紫外线等均属于电磁波段的一部分，从而把人们的认识统一到电磁波理论中。从波长为数千米的无线电波， 到波长为10-8A ～10-10A(1A=10-4 μm )的宇宙射线均属于电磁波的范围，而可见光谱的波长从0.4～0.76μm 仅占电磁波中极窄的一部波段。红外光谱的波段为0.76～1000μm ，要比可见光波段宽得多。为了研究和应用的方便。根据红外辐射与物质作用时各波长的响应特性和在大气中传输吸收的特性，可把红外线按波长划分为四部分： ①近红外线——波长为0.76～3 μm ； ②中红外线——波长为3～6 μm ； ③远红外线——波长为6～15 μm ； ④超远红外线——波长为15～1000 μm 目前，600 ℃以上的高温红外线仪表多利用近红外波段。600℃以下的中、低温测温仪表面热成像系统多利用中、远红外线波段，而红外线加热装置则主要利用远红外线波段。超远红外线的利用尚在开发研究中。 红外线辐射的基本定理 ①辐射能 Q ——辐射源以电磁波形式所辐射的能量(J)。 ②辐射功率 P ——辐射源在单位时间内向整个半球空间所发射的能量 (w ／s)。 ③辐射度M ——辐射源单位面积所发射的功率， ( W/m -2 )。一般，源的表面积A 越大，发射的功率也越多。因此辐射度M 是描述辐射功率P 沿源表面分布的特性。辐射度在某些文献上又称为辐出度或辐射出射度等。 ④光谱辐射度M λ——表示在波长λ处单位波长间隔内，辐射源单位面积所发射的功率。即 单位波长的辐射度， ( W/m 2·μm )，通常辐射源所发出的红外电磁波都是由多种波长成分所组成(全波辐射)。前述的辐射度M 是描述全波辐射的，因此又称为全辐射 度。而光谱辐射度则是描述某一特定波长成分的辐射度。而光谱辐射度则是描述某一特定波长成分的辐射度。 ⑤黑体的概念——黑体是为了研究方便而引入的一种理想物体。它定义为能在任何温度下将辐射到它表面上的任何波长的热辐射能全部吸收；并与其它任何物体相比，在相同温度和相同表面积的情况下其辐射功率为最大的一种物体。黑体辐射可用黑体炉来模拟。对 此，19世纪末叶的物理学家们曾做了大量实验工作，为非黑体辐射的研究奠定了基础。 ⑥比辐射率 ——定义为在相同温度及相同的条件下，实际物体(非黑体)与黑体的辐射度的比值，即： 黑体的辐射度实际物体的辐射度==b M M ε 有的文献还定义了光谱比辐射率 黑体的光谱辐射度实际物体的光谱辐射度== b λλεM M Q P t ?=?P M A ?=?M M λλ?=?
红外检测技术
红外技术的基本概念 红外线是一种电磁波。因此具有电磁辐射的 特点： 波动性 传输不需要介质 红外辐射就是热辐射 红外线也是一种光线。但是人眼看不见的光 线，具有粒子性，对红外线的研究也属于光学 范畴。
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红外的历史
1800年，赫胥耳利用太阳光谱色散实 验发现了红外光。 验发现了红外光。 1835年，安培宣告了光和热射线的同 一性。 一性。 1870年，兰利制成了面积只有针孔那 样大小的探测器， 样大小的探测器，并用凹面反射光栅、 并用凹面反射光栅、 岩盐及氟化物棱镜来提高测量色散的能 力，这为红外应用的重要方面——航空 摄影奠定了基础
通常取可见光谱中红光末端为780 通常取可见光谱中红光末端为780nm， 780 ，比它长的光 就是红外光， 就是红外光，或称为热射线。 或称为热射线。
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红外的历史
1880年，“红外”一词出现在阿贝尼的文章中（ 一词出现在阿贝尼的文章中（最 早）。 1888年，麦洛尼用比较灵敏的热电堆改进了赫胥耳的 探测和测量方法， 探测和测量方法，为红外技术奠定了基础。 为红外技术奠定了基础。 1904年，开始采用近红外进行摄影。 开始采用近红外进行摄影。 1929年，科勒发明了银氧铯（ 科勒发明了银氧铯（Ag-o-Cs）光阴极， 光阴极，开 创了红外成像器件的先河。 创了红外成像器件的先河。 二十世纪30年代中期， 年代中期，荷兰、 荷兰、德国、 德国、美国各自独立研制 成红外变像管， 成红外变像管，红外夜视系统应用于实战。 红外夜视系统应用于实战。 1952年，美国陆军制成第一台热像记录仪
热电堆：由两个或多个热电偶串接组成，各热电偶输出 的热电势是互相叠加的。
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标题：红外传感器 姓名：李洪文 学院：电子信息工程 专业：光电 摘要：红外技术发展到现在，已经为大家所熟知，这种技术已经在现代科技 国防和工农业等领域获得了广泛的应用。红外线传感器是利用物体产生红外辐射的特性，实现自动检测的传感器。本文所介绍的红外探测器和无损探伤，是一种非常有应用潜力的传感器。它能检测人或某些动物发射的红外线并转换成电信号输出。本文先介绍红外探测器的原理，然后再描述其发展和应用前景。 关键字：红外辐射，红外探测器，无损探伤。 Abstract:?The?Infrared?Technology?develops?the?present,?already?knew?very ?well?for?everybody,?this?kind?of?technology?already?in?domains?and?so?on?mod ern?science?and?technology,?national?defense?and?industry?and?agriculture?has ?obtained?the widespread?application.The?infrared?sensor?has?the?infrared?radiation?charact eristic?using?the?object,?the?realization?automatic?detection?sensor.This?art icle?introduced?the?,It?is?one?kind?has?the?application?potential?sensor?extr emely.It?can?examine?the?human?or?certain?animal?launch?infrared?and?transfor ms?the?electrical?signal?to?output.This?article?introduced?first?the?pyroelec tric?sensor?the?principle,?then?describes?the?passive?form?pyroelectric?infra redsensor?correlation?special-purpose?integrated?circuit?processingtechnology ?again?as?well?as?the?improvement?measure?which?makes?in?view?of?its?flaw.?? Key?word:?Infrared?probe?head;?Pyroelectric?effect;?Passive?form;Describethed evelopmentandapplicationprospect 一：引言 世界上的物体只要温度高于绝对零度（-273.15）就会产生热辐射现象，其实热辐射也能差生折射反射等现象。这样便产生了红外传感技术，应用于军事、农业、生活、灾区、防盗等等。红外仪器接受被测物体发出或者反射的红外线，从而掌握被测物体的位置。作为红外技术的研究核心。 二：红外线传感器的概述 2.1：红外线传感器定义： 红外线又称红外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。工程上把红外线占据的电磁波普的位置分为：近红外，中红外，远红外，极远红外。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。
*********** 光电系统设计与检测说明书 题目红外人员检测 系(部> 电子与通信工程系 专业(班级> 10光电1班 姓名*** 学号******** 指导教师●*********** 起止日期●13年6月 3日6月15日
*****课程设计鉴定表
10级光电系统设计任务 系(部>:电子与通信工程系专业：光电指导教师: 孙利平刘莉谭志光谢志宇2018-4-5
目录 2、设计原理5 2.1、红外客流计数器5 2.1.1、客流计数器的概念及应用6 2.1.2、WZ1001多功能红外计数器产品介绍6 2.2、红外对射技术7 2.2.1、技术简介7 2.2.2、应用优点7 2.2.3、系统原理8 2.2.4、使用特点及应用8 2.3、元器件介绍9 2.3.1、74LS1929 2.3.2、数码管10 3、设计思路11 4、原理图及程序11 5、总结14 6、参考文献14
摘要： 本次课程设计的题目是红外线人员检测，随着人们生活水平的不断提高，人们越来越追人性化的事物，计数器是不可缺少的必需品。本文所设计的计数器采用红外线遮光方式，抗干扰性好，可靠性高,可用于测量宾馆、饭店、商场、超市、博物馆、展览观、车站、码头、银行等场所的人员数量及人员流通数量。该产品应用广泛，也可以测量流水线上的产品数量，以及可检查产品有无缺损。本文介绍了红外计数器的发展前景和现状，设计了一种由数字电路来实现的红外计数器，详细阐述了红外计数器的工作原理和构成，讨论了各模块的实现方法，并对它们进行了严格的理论逻辑推敲和实验测试，以达到设计要求。它可以解决计数中的增减问题，对任意流水线产品及来往客流自动计数因此，研究计数器及扩大其应用，有着非常现实的意义。 红外技术的内容包含四个主要部分：红外辐射的性质，其中有受热物体所发射的辐射在光谱、强度和方向的分布；辐射在媒质中的传播特性--反射、折射、衍射和散射；热电效应和光电效应等。红外元件、部件的研制，包括辐射源、微型制冷器、红外窗口材料和滤光电等。把各种红外元件、部件构成系统的光学、电子学和精密机械的组成部分。红外技术在军事上和国民经济中有着广泛的应用。红外技术有很多应用，例如在夜晚可以用看见物体的红外线来确定物体的位置。用一个红外线发射器和一个红外线接收器在生产上可以计算商品的数量；军事上可以用来防止敌人侵入,当红外线发射器和接收器被挡住,警报就会响。在医学上还可以查看人的病情等等。红外线计数器分为对射式和反射式两种电路。对射式红外线是一个发射头和一个接收头在中间如有物件通过就遮挡一下光线，输出脉冲信号触发计数电路；反射式红外线是把发射头和接收头做在一块成为一个红外探头，当探头前有一个物件出现就把发射头的红外线反射给接收头，探头输出一个脉冲给计数器计数。本文所设计的计数器是采用红外线遮光方式，利用红外对射管作计数传感器,当有物体通过时光被遮挡住,接收模块输出一个高电平脉冲,对此脉冲进行计数,就可实现对产品的统计。基于这种光电检测原理,配合组成集成电路,就可设计对射式红外线计数器。实践证明,该装置抗干扰能力强, 关键词：红外对射、单片机、74LS192、4位数码管。
红外检测技术在医药学中的应用 1摘要 近红外（NIR）谱区是人类认识最早的非可见光谱区，波长范围在0.75—2.5 m之间，用波数表示时则在13330—4000cm-1之间。由于近红外的吸收谱带复杂，谱峰重叠，信号弱，在分析上难以应用，长期以来没有受到人们的重视。近十多年来，随着近红外仪器的改良，新的光谱理论和光度分析方法的建立，特别是计算机技术和化学计量学的广泛应用和迅速发展，使近红外光谱技术成为目前发展最快、最引人注目的分析技术，并以其简单快速、实时在线、无损伤无污染分析等特点，在复杂物质的分析上得到广泛应用。在包括制糖和制药的许多与化学分析和品质管理有关的行业中的应用前景极其广阔。 2现代红外光谱分析技术 现代近红外光谱（NIR）分析技术是近年来分析化学领域迅猛发展的高新分析技术，越来越引起国内外分析专家的注目，在分析化学领域被誉为分析“巨人”，它的出现可以说带来了又一次分析技术的革命。 我国对近红外光谱技术的研究及应用起步较晚，除一些专业分析工作人员以外，近红外光谱分析技术还鲜为人知。但1995年以来已受到了多方面的关注，并在仪器的研制、软件开发、基础研究和应用等方面取得了较为可喜的成果。但是目前国内能够提供整套近红外光谱分析技术（近红外光谱分析仪器、化学计量学软件、应用模型）的公司仍是寥寥无几。随着中国加入WTO及经济全球化的浪潮，国外许多大型分析仪器生产商纷纷登陆中国，想在第一时间占领中国的近红外光谱分析仪器市场。由此也可以看出近红外光谱分析技术在分析界炙手可热的发展趋势。在不久的未来，近红外光谱分析技术在分析界必将为更多的人所认识和接受。 现代近红外光谱分析是将光谱测量技术、计算机技术、化学计量学技术与基础测试技术的有机结合。是将近红外光谱所反映的样品基团、组成或物态信息与用标准或认可的参比方法测得的组成或性质数据采用化学计量学技术建立校正模型，然后通过对未知样品光谱的测定和建立的校正模型来快速预测其组成或性质的一种分析方法。 与常规分析技术不同，近红外光谱是一种间接分析技术，必须通过建立校正模型（标定模型）来实现对未知样品的定性或定量分析。具体的分析过程主要包括以下几个步骤：一是选择有代表性的样品并测量其近红外光谱；二是采用标准或认可的参考方法测定所关心的组
近红外光谱技术在医药领域应用的新进展 摘要 近红外光谱技术是20世纪90年代以来发展最快、最近引入注目的光谱分析技之一,该技术在许多领域有着广泛的应用,尤其在医药领域.本文简要介绍了近红外光谱技术的特点,综述了近几年该技术在药物和临床分析中新的应用,初步探讨了该技术在医药领域应用中存在的局限性和今后发展的方向,并对该技术在医药领域中的应用前景进行了展望. 关键词:近红外光谱, 药物分析, 临床应用, 局限性, 综述 . 引言 近红外光( NIR)是介于可见光( Vis) 和中红外(MIR)之间的电磁辐射波, 美国材料检测协会(ASTM)将近红外光谱区定义为 780~ 2 526 nm 的区域, 是人们在吸收光谱中发现的第一个非可见光区 [ 1].近红外光谱区与有机分子中含氢基团( OH、NH、CH) 振动的合频和各级倍频的收区一致,通过扫描样品的近红外光谱, 可以得到样品中有机分子含氢基团的特征信息,而且利用近红外光谱技术分析样品具有方便、快速、高效、准确和成本较低, 不破坏样品, 不消耗化学试剂, 不污染环境等优点, 因此该技术受到越来越多人的青睐. 近红外光谱技术量测信号的数字化和分析过程的绿色化又使其具有典型的时代特征, 20 世纪 90 年代以来, 近红外光谱技术已成为发展最快, 最引人注目的光谱分析技术,在许多领域( 农业和食品等) 检测中已作
为官方认证的检测技术, 同时在纺织、聚合物、药物、石油化工、生化和环保等领域也得到了广泛的 应用 [ 2~ 9]. 除了早期的应用外, 近几年人们又利用该技术检测物质的纯度, 解释物质的结构, 预测、评价生物的某些生理现象及变化, 监测一些天体的变化等 [10, 11]. 本文主要介绍了近红外光谱技术的特点; 综述了近几年该技术在医药分析中新的应用; 探讨了其在医药应用中存在的局限性和今后发展的方向; 并对其在医药领域应用的前景进行了展望. 红外检测技术基本原理 红外技术的原理是基于自然界中一切温度高于绝对零度的物体，每时每刻都辐射出红外线，同时，这种红外线辐射都载有物体的特征信息，这就为利用红外技术探测和判别各种被测目标的温度高低与热分布场提供了客观的基础。 红外线是波长在0.76～1000μm 之间的一种电磁波，按波长范围可分为近红外、中红外、远红外、极远红外四类，它在磁波连续频谱中的位置是处于无线电波与可见光之间的区域。 红外线辐射在真空中的传播速度 C ＝299792458m/s 10103?≈cm/s 红外辐射的波长 ωλc = 式中：C:速度 λ：波长