红外技术应用及发展前景

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1、红外技术应用及发展前景1目录一、摘要.2 二、红外技术的起源与发展 .3 三、红外技术的应用 .4 1、红外热像仪 .4 2、红外光谱仪 .4 3、红外传感器 .5 四、红外技术的发展前景 .5 1红外技术的发展及主要应用领域.5 2红外技术产业的主要领域方向.6 五、对红外技术课堂的意见及建议 .72摘要摘要红外技术的英文名称是：Infrared Technique。红外技术的内容包含四个主 要部分，红外辐射的性质，红外元件、部件的研制、把各种红外元、部件构成 系统的光学、电子学和精密机械、红外技术在军事上和国民经济中的应用。 红外技术发展的先导是红外探测器的发展。60 年代激光的出现极大地

2、影响 了红外技术的发展，促使出现新的探测器件和新的辐射传输方式，推动红外技 术向更先进的方向发展。 红外应用产品种类繁多，应用广泛。红外线自 1800 年被发现以来，人们对 她的研究从来没有停止过，目前已经开发出了众多的应用产品，从医疗、检测、 航空到军事等领域，几乎处处都能看到红外的身影。本文选择了红外热像、红 外通讯、红外光谱仪、红外传感器等几个比较大的产品领域做介绍。红外技术 的发展前景十分的广阔，在军用和民用领域都有着极其广阔的应用。按应用领 域可分为：安防领域、消防领域 、电力领域 、企业制程控制领域、医疗领域、 建筑领域、遥感领域等。 最后，提出对这门课程的意见及建议。我认为每节课

3、都应有具体的任务， 明确的目的和要求，每节课都给学生留有思考的空间。课堂教学的形式是多样 的，教学形式是实现教学目的一种手段，是为课堂教学服务的。关键字： 红外辐射 外探测器 红外线3红外技术应用及发展前景红外技术应用及发展前景红外技术的英文名称是：Infrared Technique。红外技术的内容包含四个主 要部分：1.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。 2.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。 3.把各种红外元、部件构成系统的光学、电子学和精密机

4、械。 4.红外技术在军事上和国民经济中的应用。由此可见，红外技术的研究涉 及的范围相当广泛，既有目标的红外辐射特性，背景特性，又有红外元、部件 及系统；既有材料问题，又有应用问题。一、红外技术的起源与发展一、红外技术的起源与发展红外技术发展的先导是红外探测器的发展。1800 年，FW赫歇尔发现红外 辐射时使用的是水银温度计，这是最原始的热敏型红外探测器。 1830 年以后，相继研制出温差电偶的热敏探测器、测辐射热计等。在 1940 年以前，研制成的红外探测器主要是热敏型探测器。 19 世纪，科学家们使用热敏型红外探测器，认识了红外辐射的特性及其规 律，证明了红外线与可见光具有相同的物理性质，遵

5、守相同的规律。它们都是 电磁波之一，具有波动性，其传播速度都是光速、波长是它们的特征参数并可 以测量。 20 世纪初开始，测量了大量的有机物质和无机物质的吸收、发射和反射光 谱，证明了红外技术在物质分析中的价值。 30 年代，首次出现红外光谱代，以后，它发展成在物质分析中不可缺少的 仪器。 40 年代初，光电型红外探测器问世，以硫化铅红外探测器为代表的这类探 测器，其性能优良、结构牢靠。 50 年代，半导体物理学的迅速发展，使光电型红外探测器得到新的推动。 到 60 年初期，对于 13、35 和 813 微米三个重要的大气窗口都有了 性能优良的红外探测器。在同一时期内，固体物理、光学、电子学、

6、精密机械 和微型致冷器等方面的发展，使红外技术在军、民两用方面都得到了广泛的应 用。 60 年代中叶起，红外探测器和系统的发展体现了红外技术的现状及发展方 向。 在红外技术的发展中，需要特别指出的是：60 年代激光的出现极大地影响 了红外技术的发展，很多重要的激光器件都在红外波段，其相干性便于移用电 子技术中的外差接收技术，使雷达和通信都可以在红外波段实现，并可获得更 高的分辨率和更大的信息容量。在此之前，红外技术仅仅能探测非相干红外辐 射，外差接收技术用于红外探测，使探测性能比功率探测高好几个数量级。另4外，由于这类应用的需要，促使出现新的探测器件和新的辐射传输方式，推动 红外技术向更先进的

7、方向发展。二、红外技术的应用二、红外技术的应用 红外应用产品种类繁多，本文选择红外热像、红外通讯、红外光谱仪、红 外传感器等几个比较大的领域做介绍。1、红外热像仪、红外热像仪红外热像仪行业是一个发展前景非常广阔的新兴高科技产业，也是红外应 用产品中市场份额最大的一块，在军民两个领域都有广泛的应用。红外热像仪 在现代战争条件下的卫星、导弹、飞机等军事武器上获得了广泛的应用。同时， 随着非制冷红外热成像技术的生产成本大幅度降低，该产品的应用已延伸到了 电力、消防、工业、医疗、安防等国民经济各个部门。 据美国著名高科技行业咨询公司 Maxtech International 的预测，未来 5 年全

8、球民用红外热像仪市场需求年均增长率将达到 15%，到 2012 年，全球民用红外 热像仪的市场需求将达到 38.12 亿美元。由于国内经济高速发展，中国红外热 像仪市场的年均增长率可以达到 20%，预计 2011 年中国民用红外热像仪市场的 需求量可以达到 9.95 亿元。以美国为例，2000 年，美国红外成像与红外测温系 统的市场销售总额为 18.2 亿美元，比 1999 年增长了 3%，预计到 2008 年，总 的市场销售额将达到 28.2 亿美元，年综合增长率达到 6.5%。 “我国红外热像仪市场还处于起步阶段，未来发展空间巨大。 ”中国光学学会 常务理事兼秘书长倪国强先生在中国光电产业

9、高层论坛上表示：在发达国家的 军用领域，红外热像仪已得到非常广泛的配置，例如海湾战争中平均每个美国 士兵配备 1.7 具红外热像仪。与发达国家相比，目前我国军队中红外热像仪的 应用相对较少，其市场远景需求量相当巨大。随着高性能多色红外焦平面以及 智能灵巧型片上图像处理技术的发展，预计这一比例还将继续走高。 随着北京奥运会、上海世博会、广州亚运会等国内大型活动的增加，对安 全的要求越来越严格，越来越多的场所需要 24 小时持续监控。红外线在夜间监 视的应用更加突出，不仅金库、油库、军械库、图书文献库、文物部门、监狱 等重要部门采用，而且也在一般监控系统中也被广泛采用，甚至居民小区监控 工程也应用

10、了红外线摄像机。带动了红外摄像市场持续升温。 2、红外光谱仪、红外光谱仪红外光谱仪主要用于化学物理分析领域，可应用于各种物理化学实验室、 石油、农业、检测等领域。按应用范围可分为通用型红外光谱仪和专用红外光 谱仪，按波长范围分可分为近红外光谱仪和远红外光谱仪，目前以近红外光谱 仪为主。现代近红外光谱分析技术包括了近红外光谱仪、化学计量学软件和应 用模型三部分。只有三者的完美结合才能达到高性能的要求。目前近红外专用 光谱仪器的研制及应用在国内已受到很多专家的关注，并已开发研制出一批适 应国内分析对象的仪器及应用软件。如，中国石油科学院的一批年轻学者在陆 婉珍院士的带领下，研制和开发出了有我国自主

11、知识产权的近红外专用光谱仪 器及其在我国石油科学中应用的一些软件；以北京农业大学严衍禄教授领导的 “中国农业近红外分析技术网络系统”课题已完成，研制和开发了有自主知识产5权的、适用于中国农业品品质的分析的软件；相秉仁教授在中国药科大学分析 计算中心建立了 Internet 近红外光谱分析虚拟建模中心，进行近红外光谱分析 的建模和数学模型维护等工作，并建立了一些中草药近红外分析的数学模型。 3、红外传感器、红外传感器在实现远距离温度监测与控制方面，红外温度传感器以其优异的性能，满 足了多方面的要求。在产品加工行业，特别是需要对温度进行远距离监测的场 合，都是温度传感器大显身手的地方。在食品行业红

12、外温度可以在不被污染的 的情况下实现食品温度记录，因此备受欢迎。光纤红外传感器还具有抗电磁和 射频干扰的特点，这为便携式红外传感器在汽车行业中的应用又开辟了新的市 场。 随着红外测温技术的普遍应用，一种新型的红外技术智能（Smart）数字 红外传感技术正在悄然兴起。这种智能传感器内置微处理器，能够实现传感器 与控制单元的双向通信，具有小型化、数字通信、维护简单等优点。另外，随 着便携式红外传感器的体积越来越小，价格逐渐降低，在食品、采暖空调和汽 车等领域也有了新的应用。比如用在食品烘烤机、理发吹风机上，红外传感器 检测温度是否过热，以便系统决定是否进行下一步操作，如停止加热，或是将 食品从烤箱

13、中自动取出，或是使吹风机冷却等。随着更多的用户对便携式红外 温度传感器的了解，其潜在用户正在增加。 三、红外技术的发展前景三、红外技术的发展前景红外线自 1800 年被发现以来，人们对她的研究从来没有停止过，目前已经 开发出了众多的应用产品，从医疗、检测、航空到军事等领域，几乎处处都能 看到红外的身影。但人们对她的研究仍然延续，时不时出现的新发明新应用，带给我们惊讶与感叹，人类对这座宝藏的开发还远远不够，红外产业还有广阔 的扩张空间！1 红外技术的发展及主要应用领域红外技术的发展及主要应用领域 军用领域 在美、英、法、德、日、以色列等发达国家的军队中，红外热像仪已配置 在陆、空、海军等各个军种

14、中，例如海湾战争中平均每个美国士兵配备 1.7 具 红外热像仪。 与发达国家相比，目前我国军队中红外热像仪的应用相对较少，其市场需 求量相当巨大。 民用领域 红外测温、红外成像已在工业、交通、电力、石化、农业、医学、遥感、安全监控与 防范和科学研究等民用领域广泛应用，成为自动控制、在线监测、非接触测量、设备故障 诊断、资源勘查、遥感测量、环境污染监测分析、人体医学影像检查等重要方法。 系统级产品种类和量产规模的不断扩大导致了红外器件成本的降低，这个发展趋势不但促 进了这项技术在民用领域能够不断地探寻更多的应用用途，同时又拉动了这项技术本身所 牵引的基础行业的发展。6民用领域的红外热像仪市场极有可能呈现出爆发性增长，未来全球民用潜在需求市场高达 上千亿美元。2红外技术产业的主要领域方向 按产品和技术类别可分为：红外传感器、红外成像器 、红外材料、光学元 件、制冷器、前放、专用信号读出处理电路、图像处理、系统设计、系统检测、 仿真与试验等； 按应用领域可分为：安防领域、消防领域 、电力领域 、企业制程控制领域、 医疗领域、建筑领域、遥感领域等。 安防领域 随着商业和民用安防监控实际需求的不断增长、部署监控系统性价比的不 断提升，以