红外传感器在物联网中的应用

1、红外传感器在物联网中的应用与发展，李阳基，魏凯魏松，应用背景，物联网是通过射频识别、红外传感器等信息传感设备将所有物体与互联网连接起来，实现智能识别和管理的技术，是继计算机、互联网和移动通信网络之后的又一次信息产业革命。本文首先介绍了物联网的定义、基本特征和研究现状，然后讨论了物联网的关键技术之一传感器技术。然后，介绍了红外传感器的结构、原理和特点。最后，对红外传感器在物联网技术中的应用进行了初步探索，并指出了其广阔的应用前景。红外传感器的结构原理和特点红外传感器是一种将红外辐射能量转化为电能的光敏元件。根据工作原理不同，可分为光子型和热释电型。热释电红外传感器利用红外辐射的热效应引起元件本身

2、的温度变化来实现对某些参数的检测，其检测率和响应速度不如光子传感器。然而，它可以在室温下使用，并且它的灵敏度与波长无关，因此它具有广泛的应用。基于铁电热释光的热释电红外传感器灵敏度高，应用广泛。热电效应当一些绝缘材料受热时，随着温度的升高，晶体两端会产生等量相反的电荷。这种由热变化引起的电极化现象被称为热电效应。近十年来，热释电效应已被应用于热释电红外传感器。能产生热电效应的晶体称为热电体和热电元件。热电元件中常用的材料包括单晶、压电陶瓷和聚合物薄膜。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：构成电路的铝基板和场效应晶体管；具有热电效应的陶瓷材料；限制入射红外波长的窗口材料

3、； to-5型管帽和管壳管座。由于热释电红外传感器中电容电流发生器输出阻抗高，输出电压信号极弱，为了提高其转换效率，在管内敏感转换元件场效应管上增加了一层黑色氧化膜。等效电路如图2所示。放大器和厚膜电阻并联在负载电阻上，达到阻抗变换的目的。过滤器(TO-5包装)设置在管壳的顶部，而树脂包装设置在侧面。在红外组件的结构中，当探测器元件单独使用时，存在探测距离短、后续电路难以处理获得的信号等缺点。因此，目前经常使用红外组件进行检测。红外组件由热释电红外传感器、透镜、测量转换电路和密封管壳组成。镜头可以扩大检测范围，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部噪

4、音引起的错误动作。这种组件体积小、成本低、功能多，因此应用广泛。过滤材料由不同材料制成的过滤器安装在热电红外传感器的窗口上，以防止不想要的红外线进入传感器。通常，热释电红外传感器在0.2 20 um的光谱范围内具有良好的灵敏度，并且不受可见光的影响。因为不同的检测要求(如医疗或气体成分分析等。)具有不同的光谱响应范围，可以选择由不同材料制成的滤光器来满足不同场合的需要。使用热释电红外传感器时，前级滤波应使用菲涅耳透镜，后级应连接带通放大器。放大器的中心频率约为1.2赫兹，放大器的带宽对灵敏度和可靠性有很大影响。使用时，应根据具体要求合理选择。红外传感器(也称为红外传感器)在物联网中的应用以热释

5、电红外传感器为核心的热释电红外开关可用作民用领域的蜂鸣器、白炽灯、干衣机、自动门、自动洗手池等设备的自动感应开关，特别适用于工矿企业、高档酒店、大型商场等领域。此外，热释电红外传感器还可用于遥感、制导、夜视、主动雷达、热成像、气体分析、辐射计、温度测量等军事和工业场合。例如，在2008年5月12日汶川地震的救援过程中，利用红外传感器在没有光线的情况下(夜晚和雨天)对灾区进行拍照，为救援工作提供了帮助。红外传感器具有价格低廉、测量电路简单、常温、非接触测量和高精度等优点，决定了其在物联网中的广阔应用前景。在物联网中，红外传感器可以用来获取物品信息，电子标签可以用来记录和实现物品的精确定位。例如，

6、红外传感器被用来检测超市货架上是否有足够的商品出售。当检测到商品不足时，通过后续的信号处理、过滤和放大，驱动扬声器提醒超市工作人员及时补充商品。热释电红外传感器具有广阔的应用前景，特别是在消费电子和物联网电器产品中。目前，最广泛使用的方法是检测物品的有无并实现自动控制。红外传感器已广泛应用于防盗报警系统，市场上有成熟的产品。典型的周界入侵检测和报警系统本身就是物联网在安全方面的应用。例如，上海浦东机场入侵检测系统是一个小型的物联网，利用大量的红外传感器作为智能节点获取周边信息，并与其他类型传感器收集的信息一起，准确、及时地提供给中央处理系统进行信息融合，作为自动控制决策的依据。外国已经在自动售货机上安装了热电传感器。当有人靠近时，机器会说话并实现自动销售。我们也可以从应用中学习。例如，红外传感器可安装在工厂的危险机械系统上，可进行非接触测量，当超过预设的安全距离时发出警告，防止人们靠得太近造成危险，保护工人健康，实现安全生产，节约生产成本。近年来，物联网的研究和发展引起了广泛关注。国内外政府和企业积极参与物联网建设。学者们也对物联网进行了深入研究。国内许多大学相继申请了物联网专业，培养了物联