紅外傳感器通過捕捉物體輻射的紅外能量實(shí)現(xiàn)非接觸式檢測(cè)，廣泛應(yīng)用于安防、測(cè)溫等領(lǐng)域。其核心技術(shù)在于將不可見的紅外輻射轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，主要分為熱釋電型和光電型兩大類別。

一、紅外探測(cè)的物理基礎(chǔ)

所有溫度高于絕對(duì)零度的物體都會(huì)輻射紅外線，其強(qiáng)度與物體表面溫度呈正相關(guān)關(guān)系。紅外傳感器通過特殊材料感知這種不可見光波的能量變化。
熱釋電效應(yīng)是核心工作機(jī)制之一：某些晶體材料在溫度變化時(shí)會(huì)產(chǎn)生表面電荷。當(dāng)紅外輻射導(dǎo)致晶體溫度波動(dòng)，其內(nèi)部自發(fā)極化強(qiáng)度改變，從而在電極間形成可測(cè)量的電壓信號(hào)。

典型熱釋電材料特性：
– 快速響應(yīng)溫度波動(dòng)
– 對(duì)恒定溫度場(chǎng)不敏感
– 需配合光學(xué)濾波器使用

二、主流技術(shù)路線解析

2.1 被動(dòng)式熱釋電傳感器

此類傳感器無需主動(dòng)發(fā)射紅外線，通過菲涅爾透鏡聚焦環(huán)境紅外輻射。當(dāng)移動(dòng)熱源（如人體）進(jìn)入監(jiān)測(cè)區(qū)域，會(huì)引起傳感器溫度場(chǎng)的動(dòng)態(tài)變化。
信號(hào)處理流程：
1. 熱釋電晶體產(chǎn)生微電荷
2. 濾波電容消除高頻干擾
3. 場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行阻抗轉(zhuǎn)換
4. 比較器觸發(fā)輸出信號(hào)

2.2 主動(dòng)式光電傳感器

包含紅外發(fā)射管與接收管，通過檢測(cè)反射光強(qiáng)度判斷物體存在。發(fā)射端通常采用砷化鎵材料，接收端使用光電二極管或光電晶體管。

關(guān)鍵組件作用：
– 整流橋：確保直流供電穩(wěn)定
– 旁路電容：吸收電源波動(dòng)
– 光電轉(zhuǎn)換器：光強(qiáng)→電流轉(zhuǎn)換

三、技術(shù)應(yīng)用與性能優(yōu)化

在安防領(lǐng)域，被動(dòng)紅外（PIR）傳感器搭配菲涅爾透鏡組可將監(jiān)測(cè)區(qū)域分割為明暗交替的警戒區(qū)。透鏡的鋸齒結(jié)構(gòu)使移動(dòng)熱源產(chǎn)生脈沖式溫度變化，大幅提升檢測(cè)靈敏度。
工業(yè)測(cè)溫場(chǎng)景則依賴熱電堆結(jié)構(gòu)，其串聯(lián)多個(gè)熱電偶的獨(dú)特設(shè)計(jì)能產(chǎn)生毫伏級(jí)輸出電壓。配合環(huán)境溫度補(bǔ)償算法，可實(shí)現(xiàn)±0.5℃的測(cè)量精度（來源：國(guó)際測(cè)溫儀器協(xié)會(huì)白皮書）。
信號(hào)處理環(huán)節(jié)需注意：
– 采用屏蔽結(jié)構(gòu)減少電磁干擾
– 運(yùn)算放大器配置為帶通濾波
– 溫度補(bǔ)償電路抵消環(huán)境漂移