红外技术及其应用研究

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  摘要:红外的应用产品种类非常多,有着非常广阔的应用空间。本文选择了红外热像、红外通讯、红外光谱仪、红外传感器等重要的产品领域作介绍。红外技术的发展前景十分的广阔,无论是在军用还是民用领域都被广泛应用。
  关键词:红外辐射;外探测器;红外线
  前言
  红外技术是研究红外辐射的产出、传输、转换探测及应用的一种高新技术,其在军事装备中得到了广泛的应用。近些年,由于红外技术的独特功能,军用红外技术已逐步实现了向民用部门的转化,这也使红外技术得到了广泛的应用。与此同时,红外技术的应用也给人们的生活带来了便利。
  1.红外技术概述
  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。
  2.红外技术的应用
  2.1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%。
  2.2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。
  2.3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,或是将食品从烤箱中自动取出,或是使吹风机冷却等。
  3.红外技术产业的主要领域
  3.1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,以及“国家应急体系”、“平安建设”、“科技强警”等重大工程项目在全国不断推进,我国视频监控市场将持续升温,并不断创造出更多的市场需求和机会。
  国内大型活动的举办和世界社会安全形势的多变,对各种危险性的预防也提出了越来越高的要求,具有全天时准全天候的红外监视显得更加突出。
  非制冷紅外探测器的出现和市场价格的可接收性,红外报警已从近红外主动照射成像报警、点源红外探测报警快速向红外凝视焦平面成像发展。
  红外成像、红外可见光融合的智能视频监控报警系统将获得快速发展,并将广泛运用到海边防、银行、机场、油库、军械库、图书文献库、文物部门、监狱等重要部门,以及交通、工业、仓储、港口码头、物联网和森林防火等行业市场。
  3.2消防领域
  我国消防车中配备红外热像仪的还很少,如果每台消防车配备一台红外热像仪,平均每台按10万元计算(目前售价约为15万元),全球消防领域的市场需求总量达到200亿元,我国将达到36亿元。
  3.3电力领域
  作为最成熟、最有效的电力在线检测手段,红外热像仪可以大大提高供电设备运行的可靠性,大大降低了设备的检修时间。
  虽然电力行业是目前我国民用红外热像仪应用最多的行业,但仅限于广东、浙江、江苏、山东等沿海经济发达地区,而且目前这些发达地区的拥有量也仅为需求量的20%。
  3.4医疗领域
  红外技术的医学应用主要包括人体温度检测、疾病临床诊断、疾病治疗与保健三个领域。
  红外测温检测在非典、流感期间发挥了重要作用;医用红外热成像技术是对结构成像技术(B超、CT、核磁共振)是一个很好的补充,许多以往结构成像技术不能表现或晚于机能表现的异常信息,却能通过红外热成像技术表达。据文献报道,在发现肿瘤方面,它比CT、核磁早6~12个月。它又是疼痛及软组织损伤的唯一可查仪器。
  目前,医用红外热成像技术正在生物信息、无创检测、亚健康评估、肿瘤预测、中医诊断客观化、人体异常信息的无创监测(包括SARS疫情监测)等重大前沿领域得到广泛的应用。
  我国医用红外热像仪的研制起步较晚,1991年才开始研制医用红外,由于技术和市场的原因,销售量一直较小,目前在使用的医用红外热像仪产品大约有200台,北京协和医院、军区总医院、309医院、304医院、721医院、电力总医院、北京医院等均有此类设备,据报道,目前全国各大医院均已建立了红外医疗中心,80%的中小型医院成立了红外医疗科室,国内医疗界对红外医疗设备的需求大大增加。
  3.5建筑领域
  2006年11月1日,中国工程建设标准化协会批准实施《红外热像法检测建筑外墙饰面层脱粘结缺陷技术规程》,对红外热像仪在建筑行业的应用进行了规范。目前,我国建筑企业约为10万家,如果每家配备1台红外热像仪,则市场需求总量可达10万台,以平均每台售价5万元计算,市场需求额可达50亿元。
  3.6遥感领域
  红外遥感仪器获取地物目标的红外波段辐射数据,经过信号或信息处理可以获得地球环境的信息。在地球资源探查、气象预报、防灾减灾、抗灾搜救等方面具有重要的应用价值和广阔的应用空间。有星载、机载、浮空器等众多遥感平台。
  4.总结语
  近些年,由于红外技术的独特功能,使红外技术在各个领域中得到了广泛的应用。红外技术不仅安防领域中的应用给人们的生活带来了安全保障,同时也被广泛地应用于民用领域中。
  参考文献:
  [1] 吕立波,红外探测技术的发展及应用[J].中国公共安全(市场版).2007(06)
  [2] 毛学良,张洪涛,崔宇.红外技术在军事上的应用[J].科学之友,2009,04(12):1-2.
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