红外基础知识

红外感应原理知识

所谓的红外感应开关，只是利用了人眼看不到的红外线来感应物体的，感应开关的核心元器件就是红外反射传感器了。红外反射传感器包括一个红外线发光二极管和一个红外线光敏二极管，它们两个都朝着一个方向，被封装在一个塑料外壳里。使用的时候，红外线发光二极管点亮，发出一道人眼看不见的红外光。如果传感器的前方没有物体，那么这道红外光就以每秒299792458 米的速度（光速）消散在宇宙空间。但如果传感器前方有不透明的物体时，红外光就会被反射回来，照在自己也照在旁边的红外线光敏二极管身上。红外线光敏二极管收到红外光时，其输出引脚的电阻值就会产生变化。判断红外线光敏二极管的阻值变化，就可以感应前方物体，控制电器开关了。红外线供应网

下图主要原理把红外线发光二极管以某一频率进行调制，即让它以一定的频率闪烁。在红外线光敏二极管一端则设计一个电路，让接收端可以筛选出这一频率的红外光源。因为环境里的红外光要么是没有频率的，要么就是有着自己固定的频率。像收音机一样，传感器只要以自己的频率发射，再以自己的频率接收就可以过滤其他频率光源的干扰了，而且由于接收管胶体也对可见光的波段光源进行过滤，所以在室内使用的情况下是没有问题的。

不过，当强光照进室内，感应开关受强光的影响而处在不稳定的状态，自行的开关，或是对反射物体没有反应。家里常用的电视机红外线遥控器也会让感应开关失灵。即使把它放在阴暗的角落也会出现一个讨厌的问题，当反射物体处在某一个临界距离时，感应开关就会不断的开关，继电器的吸合很快，好像一台电报机。这是因为反射物体正好处在了感应区的临界点上，也就是“感应到”和“感应不到”的分界线上，物体微微靠近或离开就会产生开关状态的改变。所以一般现都会通过单片机对光干扰进行软件上的处理，而且电路比用硬件来做简单得多。具体电路如下所示：

对于设计中存在的一些问题：

1. 如何去除环境光的干扰？

与之前的硬件调制解调的方式不同，在使用ADC 功能之后，另一种解决方案会让测试更有效率。那就是使用双重检测的方法，前提条件是单片机可以控制红外发光二极管的开关。首先大家要制作ADC 功能可以读出接在ADC 接口上电压的模拟量，数值从0 到255（十进制）。红外光敏二极管接收的红外光线强时，ADC读出的数值就大，反之就小。我们要做的就是控制红外发光二极管在发光时读一次ADC的数值，然后再让红外发光二极管熄灭，再读一次ADC 的数值。我们先假设没有其他红外光源的干扰，当红外发光二极管熄灭时，红外光敏二极管应该检测不到光源，ADC读出的数值也应该为0；当红外发光二极管点亮，且没有反射物理时，ADC读出的值也应该很小，接近于为0；当有反射物理时，红外光敏二极管检测到光源，ADC 读出的数值会变大。如果存在其他光源的干扰，那么当红外发光二极管熄灭时也会读到较大的数值，双重检测读出的数值的差距越大，表示干扰光源越弱，反之则越强。我们通过这种双重检测就可以判断接收到的红外光是不是发射端发出来的了，两次检测的数值之差就是我们需要的最终数值。最终数值将参与下面的算法处理，也是我们判断、处理的关键数据。单片机需要控制红外发光二极管高速开关，以便更快的采集数据。

红外光谱分析仪基础知识

前言 ........................................................................................................................................................................... 2

第一章 红外光谱法及相关仪器 ............................................................................................................................. 4

一. 红外光谱概述 ........................................................................................................................................... 4

1. 红外光区的划分 ................................................................................................................................. 4

2. 红外光谱法的特点 ............................................................................................................................. 5

3. 产生红外吸收的条件 ......................................................................................................................... 5

简介：

红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种，由英国科学家赫歇尔于1800年发现，又称为红外热辐射，他将太阳光用三棱镜分解开，在各种不同颜色的色带位置上放置了温度计，试图测量各种颜色的光的加热效应。结果发现，位于红光外侧的那支温度计升温最快。因此得到结论：太阳光谱中，红光的外侧必定存在看不见的光线，这就是红外线。红外线的波长是在760nm到1.4mm之间。

自然界中的一切物体，只要它的温度高于绝对温度(-273℃)就存在分子和原子无规则的运动，其表面就不断地辐射红外线。但是根据黑体辐射理论，一般的材料要产生足够强度的远红外线，并不容易，通常必须藉助特殊物质作能量的转换，将它所吸收的热量经由内部分子的振动再发放较长波长的远红外线出来。

图1. 红外示意图

分类：

三个红外大气窗口。大气对物体的辐射有吸收、散射、折射等物理过程，对物体的辐射强度会有衰减作用，我们称之为消光。大气的消光作用与波长相关，有明显的选择性。大气、烟云等吸收红外线也跟红外辐射的波长有关，红外在大气中有三个波段区间能基本完全透过，我们称之为大气窗口，利用这三个窗口，红外热像仪可以正常的环境中进行观测而不换产生红外辐射衰减的情形。分别为：

近红外线| (Near Infra-red, NIR)| 700~ 2,000nm | 0.7~2 MICRON

中红外线| (Middle Infra-red, MIR)| 3,000~ 5,000nm | 3~5 MICRON

远红外线| (Far Infra-red, FIR)| 8,000~14,000nm | 8~14 MICRON

红外辐射的发射及其规律

黑体红外辐射规律。所谓黑体，简单讲就是在任何情况下对一切波长的入射辐射吸收率都等于1的物体，也就是说全吸收。显然，因为自然界中实际存在的任何物体对不同波长的入射辐射都有一定的反射(吸收率不等于1)。黑体热辐射的基本规律是红外研究及应用的基础，它揭示了黑体发射的红外热辐射随温度及波长变化的定量关系。

红外灯基础知识

红外夜视技术分为主动红外夜视技术和被动红外夜视技术。主动红外夜视技术是通过主动照射并利用目标反射红外源的红外光来实施观察的夜视技术。

被动红外夜视技术是借助于目标自身发射的红外辐射来实现观察的红外技术，它根据目标与背景或目标各部分之间的温差或热辐射差来发现目标。其装备为热像仪。热成像仪具有不同于其它夜视仪的独特优点，如可在雾、雨、雪的天气下工作，作用距离远，能识别伪装和抗干扰等，已成国外夜视装备的发展重点，并将在一定程度上取代微光夜视仪。

监控领域的夜视系统主要采用主动红外夜视技术，其主要产品为红外灯和日夜转换摄像机。

红外灯的原理及其特性

光是一种电磁波，它的波长区间从几个纳米（1nm=10-9m）到1毫米（mm）左右。人眼可见的只是其中一部分，我们称其为可见光，可见光的波长范围为380nm～780nm，可见光波长由长到短分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫光，波长比紫光短的称为紫外光，波长比红外光长的称为红外光。通常人们将红外光划分为近、中、远红外三部分。近红外指波长为0.75～3.0微米；中红外指波长为3.0～20微米；远红外则指波长为20～1000微米。

红外灯有不同的功率及715Nm、830nM两种波长，波长的不同决定了红外灯照明距离和效果：

1．715nM的红外灯由于其照明距离远，效果好，但是会产生红暴情况（现在家用数码相机的补光用的就是这种红外灯）；

2．使用830nM的红外灯基本没有红暴现象或是红暴很少，但在实际应用中应选用低照度摄像机。

红外灯的照射距离

红外灯的最大照明范围取决于天气条件、物体的反光率和周围的光照水平，红外聚光灯最远的投射范围基本如下： 500W =150至200米

300W =80至120米

50 W =15至30米

30 W =5至15米

红外灯管介绍

目前监控领域中使用的红外灯主要为半导体固体发光（红外发光二极管）红外灯。红外发光二极管由红外辐射效率高的材料（常用砷化镓GaAs）制成PN结，外加正向偏压向PN结注入电流激发红外光。光谱功率分布为中心波长830～950nm，半峰带宽约40nm左右，它是窄带分布,为普通CCD黑白摄像机可感受的范围。