紅外技術(shù)及其應(yīng)用研究

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摘要：紅外的應(yīng)用產(chǎn)品種類非常多，有著非常廣闊的應(yīng)用空間。本文選擇了紅外熱像、紅外通訊、紅外光譜儀、紅外傳感器等重要的產(chǎn)品領(lǐng)域作介紹。紅外技術(shù)的發(fā)展前景十分的廣闊，無(wú)論是在軍用還是民用領(lǐng)域都被廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：紅外輻射；外探測(cè)器；紅外線

前言

紅外技術(shù)是研究紅外輻射的產(chǎn)出、傳輸、轉(zhuǎn)換探測(cè)及應(yīng)用的一種高新技術(shù)，其在軍事裝備中得到了廣泛的應(yīng)用。近些年，由于紅外技術(shù)的獨(dú)特功能，軍用紅外技術(shù)已逐步實(shí)現(xiàn)了向民用部門的轉(zhuǎn)化，這也使紅外技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。與此同時(shí)，紅外技術(shù)的應(yīng)用也給人們的生活帶來(lái)了便利。

1.紅外技術(shù)概述

紅外技術(shù)的英文名稱是：Infrared Technique。紅外技術(shù)的內(nèi)容包含四個(gè)主要部分，紅外輻射的性質(zhì)，紅外元件、部件的研制、把各種紅外元、部件構(gòu)成系統(tǒng)的光學(xué)、電子學(xué)和精密機(jī)械、紅外技術(shù)在軍事上和國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用。

2.紅外技術(shù)的應(yīng)用

2.1紅外熱像儀

紅外熱像儀行業(yè)是一個(gè)發(fā)展前景非常廣闊的新興高科技產(chǎn)業(yè)，也是紅外應(yīng)用產(chǎn)品中市場(chǎng)份額最大的一塊，在軍民兩個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。紅外熱像儀在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)條件下的衛(wèi)星、導(dǎo)彈、飛機(jī)等軍事武器上獲得了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，隨著非制冷紅外熱成像技術(shù)的生產(chǎn)成本大幅度降低，該產(chǎn)品的應(yīng)用已延伸到了電力、消防、工業(yè)、醫(yī)療、安防等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門。

據(jù)美國(guó)著名高科技行業(yè)咨詢公司Maxtech International的預(yù)測(cè)，未來(lái)5年全球民用紅外熱像儀市場(chǎng)需求年均增長(zhǎng)率將達(dá)到15%，到2012年，全球民用紅外熱像儀的市場(chǎng)需求將達(dá)到38.12億美元。由于國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，中國(guó)紅外熱像儀市場(chǎng)的年均增長(zhǎng)率可以達(dá)到20%，預(yù)計(jì)2011年中國(guó)民用紅外熱像儀市場(chǎng)的需求量可以達(dá)到9.95億元。以美國(guó)為例，2000年，美國(guó)紅外成像與紅外測(cè)溫系統(tǒng)的市場(chǎng)銷售總額為18.2億美元，比1999年增長(zhǎng)了3%，預(yù)計(jì)到2008年，總的市場(chǎng)銷售額將達(dá)到28.2億美元，年綜合增長(zhǎng)率達(dá)到6.5%。

2.2紅外光譜儀

紅外光譜儀主要用于化學(xué)物理分析領(lǐng)域，可應(yīng)用于各種物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、石油、農(nóng)業(yè)、檢測(cè)等領(lǐng)域。按應(yīng)用范圍可分為通用型紅外光譜儀和專用紅外光譜儀，按波長(zhǎng)范圍分可分為近紅外光譜儀和遠(yuǎn)紅外光譜儀，目前以近紅外光譜儀為主?，F(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)包括了近紅外光譜儀、化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件和應(yīng)用模型三部分。只有三者的完美結(jié)合才能達(dá)到高性能的要求。目前近紅外專用光譜儀器的研制及應(yīng)用在國(guó)內(nèi)已受到很多專家的關(guān)注，并已開發(fā)研制出一批適應(yīng)國(guó)內(nèi)分析對(duì)象的儀器及應(yīng)用軟件。

2.3紅外傳感器

在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離溫度監(jiān)測(cè)與控制方面，紅外溫度傳感器以其優(yōu)異的性能，滿足了多方面的要求。在產(chǎn)品加工行業(yè)，特別是需要對(duì)溫度進(jìn)行遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)的場(chǎng)合，都是溫度傳感器大顯身手的地方。在食品行業(yè)紅外溫度可以在不被污染的的情況下實(shí)現(xiàn)食品溫度記錄，因此備受歡迎。光纖紅外傳感器還具有抗電磁和射頻干擾的特點(diǎn)，這為便攜式紅外傳感器在汽車行業(yè)中的應(yīng)用又開辟了新的市場(chǎng)。

隨著紅外測(cè)溫技術(shù)的普遍應(yīng)用，一種新型的紅外技術(shù)—智能（Smart）數(shù)字紅外傳感技術(shù)正在悄然興起。這種智能傳感器內(nèi)置微處理器，能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器與控制單元的雙向通信，具有小型化、數(shù)字通信、維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。另外，隨著便攜式紅外傳感器的體積越來(lái)越小，價(jià)格逐漸降低，在食品、采暖空調(diào)和汽車等領(lǐng)域也有了新的應(yīng)用。比如用在食品烘烤機(jī)、理發(fā)吹風(fēng)機(jī)上，紅外傳感器檢測(cè)溫度是否過(guò)熱，以便系統(tǒng)決定是否進(jìn)行下一步操作，如停止加熱，或是將食品從烤箱中自動(dòng)取出，或是使吹風(fēng)機(jī)冷卻等。

3.紅外技術(shù)產(chǎn)業(yè)的主要領(lǐng)域

3.1安防領(lǐng)域

隨著商業(yè)和民用安防監(jiān)控實(shí)際需求的不斷增長(zhǎng)、部署監(jiān)控系統(tǒng)性價(jià)比的不斷提升，以及“國(guó)家應(yīng)急體系”、“平安建設(shè)”、“科技強(qiáng)警”等重大工程項(xiàng)目在全國(guó)不斷推進(jìn)，我國(guó)視頻監(jiān)控市場(chǎng)將持續(xù)升溫，并不斷創(chuàng)造出更多的市場(chǎng)需求和機(jī)會(huì)。

國(guó)內(nèi)大型活動(dòng)的舉辦和世界社會(huì)安全形勢(shì)的多變，對(duì)各種危險(xiǎn)性的預(yù)防也提出了越來(lái)越高的要求，具有全天時(shí)準(zhǔn)全天候的紅外監(jiān)視顯得更加突出。

非制冷紅外探測(cè)器的出現(xiàn)和市場(chǎng)價(jià)格的可接收性，紅外報(bào)警已從近紅外主動(dòng)照射成像報(bào)警、點(diǎn)源紅外探測(cè)報(bào)警快速向紅外凝視焦平面成像發(fā)展。

紅外成像、紅外可見光融合的智能視頻監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)將獲得快速發(fā)展，并將廣泛運(yùn)用到海邊防、銀行、機(jī)場(chǎng)、油庫(kù)、軍械庫(kù)、圖書文獻(xiàn)庫(kù)、文物部門、監(jiān)獄等重要部門，以及交通、工業(yè)、倉(cāng)儲(chǔ)、港口碼頭、物聯(lián)網(wǎng)和森林防火等行業(yè)市場(chǎng)。

3.2消防領(lǐng)域

我國(guó)消防車中配備紅外熱像儀的還很少，如果每臺(tái)消防車配備一臺(tái)紅外熱像儀，平均每臺(tái)按10萬(wàn)元計(jì)算（目前售價(jià)約為15萬(wàn)元），全球消防領(lǐng)域的市場(chǎng)需求總量達(dá)到200億元，我國(guó)將達(dá)到36億元。

3.3電力領(lǐng)域

作為最成熟、最有效的電力在線檢測(cè)手段，紅外熱像儀可以大大提高供電設(shè)備運(yùn)行的可靠性，大大降低了設(shè)備的檢修時(shí)間。

雖然電力行業(yè)是目前我國(guó)民用紅外熱像儀應(yīng)用最多的行業(yè)，但僅限于廣東、浙江、江蘇、山東等沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，而且目前這些發(fā)達(dá)地區(qū)的擁有量也僅為需求量的20%。

3.4醫(yī)療領(lǐng)域

紅外技術(shù)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用主要包括人體溫度檢測(cè)、疾病臨床診斷、疾病治療與保健三個(gè)領(lǐng)域。

紅外測(cè)溫檢測(cè)在非典、流感期間發(fā)揮了重要作用；醫(yī)用紅外熱成像技術(shù)是對(duì)結(jié)構(gòu)成像技術(shù)（B超、CT、核磁共振）是一個(gè)很好的補(bǔ)充，許多以往結(jié)構(gòu)成像技術(shù)不能表現(xiàn)或晚于機(jī)能表現(xiàn)的異常信息，卻能通過(guò)紅外熱成像技術(shù)表達(dá)。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，在發(fā)現(xiàn)腫瘤方面，它比CT、核磁早6～12個(gè)月。它又是疼痛及軟組織損傷的唯一可查儀器。

目前，醫(yī)用紅外熱成像技術(shù)正在生物信息、無(wú)創(chuàng)檢測(cè)、亞健康評(píng)估、腫瘤預(yù)測(cè)、中醫(yī)診斷客觀化、人體異常信息的無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)（包括SARS疫情監(jiān)測(cè)）等重大前沿領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

我國(guó)醫(yī)用紅外熱像儀的研制起步較晚，1991年才開始研制醫(yī)用紅外，由于技術(shù)和市場(chǎng)的原因，銷售量一直較小，目前在使用的醫(yī)用紅外熱像儀產(chǎn)品大約有200臺(tái)，北京協(xié)和醫(yī)院、軍區(qū)總醫(yī)院、309醫(yī)院、304醫(yī)院、721醫(yī)院、電力總醫(yī)院、北京醫(yī)院等均有此類設(shè)備，據(jù)報(bào)道，目前全國(guó)各大醫(yī)院均已建立了紅外醫(yī)療中心，80%的中小型醫(yī)院成立了紅外醫(yī)療科室，國(guó)內(nèi)醫(yī)療界對(duì)紅外醫(yī)療設(shè)備的需求大大增加。

3.5建筑領(lǐng)域

2006年11月1日，中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)批準(zhǔn)實(shí)施《紅外熱像法檢測(cè)建筑外墻飾面層脫粘結(jié)缺陷技術(shù)規(guī)程》，對(duì)紅外熱像儀在建筑行業(yè)的應(yīng)用進(jìn)行了規(guī)范。目前，我國(guó)建筑企業(yè)約為10萬(wàn)家，如果每家配備1臺(tái)紅外熱像儀，則市場(chǎng)需求總量可達(dá)10萬(wàn)臺(tái)，以平均每臺(tái)售價(jià)5萬(wàn)元計(jì)算，市場(chǎng)需求額可達(dá)50億元。

3.6遙感領(lǐng)域

紅外遙感儀器獲取地物目標(biāo)的紅外波段輻射數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)信號(hào)或信息處理可以獲得地球環(huán)境的信息。在地球資源探查、氣象預(yù)報(bào)、防災(zāi)減災(zāi)、抗災(zāi)搜救等方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用空間。有星載、機(jī)載、浮空器等眾多遙感平臺(tái)。

4.總結(jié)語(yǔ)

近些年，由于紅外技術(shù)的獨(dú)特功能，使紅外技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。紅外技術(shù)不僅安防領(lǐng)域中的應(yīng)用給人們的生活帶來(lái)了安全保障，同時(shí)也被廣泛地應(yīng)用于民用領(lǐng)域中。

參考文獻(xiàn)：

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