红外传感正逐渐成为安全领域核心技术
2013-08-12 21:58:24   来源：微迷   评论：0   点击：

红外传感的受关注程度越来越高，这是因为，以将温度分布图像化的热成像为起点，其应用范围不断扩大，市场的扩大也愈发受到期待。判断食用肉感染病原菌的部位、识别颜色和形状相同的药片、在体外确定癌细胞和静脉的位置、用于护理和看护的人体检测、检测驾驶员呼气中的酒精含量、车载夜视装置、漏气检测、诊断建筑和构造物的外墙是否存在剥落的危险，等等，作为支撑安心、安全的核心技术，人们正在不断探索红外传感技术的各种可能性。

2013年8月2日，关于红外传感器的论坛“日本红外阵列传感器论坛2013”在日本立命馆大学草津校区（滋贺县草津市）举办。该论坛上，调查公司Techno Systems Research公布的市场预测震惊了整个会场。

该公司预测，最近几年增长停滞的非冷却型红外线摄像头市场今后将快速扩大，到2020年，在数量上将达到2012年推测数值的近13倍。这是因为，检查外墙材料翘起情况的建筑诊断、车载夜视装置的市场估计会扩大。

夜视与低价位摄像头成为动力

尤其是车载夜视装置，这种过去主要面向“奥迪”、“宝马”、“劳斯莱斯”等高档车的装置的应用范围正在不断扩大。Techno Systems Research的研究员高泽里美预计，欧洲将在2017～2018年推出相关法规，配备夜视装置的汽车将享受一些优惠措施。由于预测到需求将扩大，镜头、半导体等部件及材料企业纷纷涉足该市场，摄像头的价格也有望降下来。

日本红外阵列传感器论坛由立命馆大学理工学部教授木股雅章主办，此次已是第5届，参加人数约为300人，创下了历史最高纪录。

利用反射与吸收的特性

红外线是波长长于可见光、短于亚毫米波的电磁波。就连最近研发活动活跃的、波长在光与无线电波之间的“太赫兹波”，其短波段也属于红外线，长波段属于无线电波（亚毫米波或毫米波）。

红外线的特性因波长而异，大致可分为远红外线、中红外线、近红外线三种，红外传感用途利用的就是各种波长红外线的特性。近红外线与远红外线在应用于传感时，大多数用途都是利用反射的红外线或释放的红外线；而中红外线方面，则有利用吸收的红外线的波长获取信息的例子。

波长最短的是近红外线，波长为0.7μ～2.5μm，主要用途是家电产品的遥控器、IrDA等红外线通信。在传感领域，近红外线被用于夜视装置和红外线摄像头。近红外线主要被利用的特性为，与可见光一样的反射特性、比可见光中的红光更不易发生散射（容易传播到远处）、肉眼看不到（拍摄对象注意不到）。

波长最长的是远红外线，波长为4μ～1mm，主要运用于热成像中的温度检测。一般来说，物体只要不是绝对零度，就会释放出电磁波，其波长因物体的温度而异。温度检测需求较大的范围是零下几十至零上几百摄氏度，处于这一温度范围的物体释放的电磁波的峰值波长为3～20μm。

而且，远红外线的频率最低为300GHz，能够透过纸张和布料等，因此可以用于不开封确定信封里的物质的种类的用途。一些车载夜视装置也利用了远红外线。在车载夜视装置市场上拥有压倒性市场份额的瑞典企业奥托立夫（Autoliv）就组合使用了近红外传感器与远红外传感器。

波长在近红外线与远红外线之间的是中红外线，波长为2.5μ～4μm。这种红外线的应用大多都是利用物质在照射电磁波时会吸收其固有波长的现象、确定物质的种类等。中红外线的波长区域绝大部分都是构成有机化合物的自由基（O-H等）吸收的波长（吸收光谱）。目前的用途是根据吸收光谱的特征来确定化学物质的种类。

很多红外线阵列传感器都是把十几μm～几十μm见方的热传感器排列成阵列状。在消费领域和车载领域的主力产品——非冷却型红外线阵列传感器中，热传感器使用的是吸收红外线后温度升高、引起电阻值发生变化的材料（氧化钒等）。为了提高灵敏度，热传感器采用了不易散热的中空构造，而且，为了防止对流带走热量，封装内也抽成了真空。有些热传感器为了防止热量发散，还采取了使热传感器支柱尽可能长的方法。