新型(xíng)的智能紅外(wài)傳感器通常內置多個微處理器,具備傅裏葉變換、小波變換等先進數(shù)字信(xìn)號處理或補償功能,自診斷功能,雙向數字通信等功能,使得傳感器的穩定(dìng)性、可靠性(xìng)、信噪比、便利性等性能大大提高(gāo)。
據國外某研究機構預(yù)測,紅外傳感器全球銷售(shòu)額將會從2010年的$1.52億美元增長(zhǎng)到2016年的2.86億美元。而據(jù)美國市場研究公司的一份研究報告預測,全球光電/紅(hóng)外(wài)(EO/IR)傳(chuán)感器市場規模到2024年將達到100億美元,與2014年73億美元的(de)市場規模相比,其複合年增長率將(jiāng)達到3.22%.
紅外傳感器技術是近年來發展最快的技術之(zhī)一,紅外傳(chuán)感(gǎn)器目前已廣泛應用於(yú)航空航天、天(tiān)文、氣(qì)象、軍(jun1)事、工業和民用等眾多領域,起著不可替代的(de)重要作用(yòng)。紅(hóng)外線,實質上是一種電磁輻射波,其波長範圍大(dà)致在0.78m~1000m頻譜範圍內,因其是(shì)位於可見光中紅光以(yǐ)外的光線,故而得名為(wéi)紅(hóng)外線。任何溫度高於絕對(duì)零度的物體,都會向外部空間以紅外線的方式輻射能量。利用紅外輻射(shè)實現相關物理量測量的傳感技術,即為紅外傳感技術。
近年來,紅外傳感器(qì)的發展(zhǎn)趨勢主要集中體現在以下幾個方麵(miàn):
1、傳感(gǎn)器的智能化
新型(xíng)的智能紅(hóng)外傳感器通常內置多(duō)個微處理器,具備傅裏葉變換、小波變換等先進數字信(xìn)號處理或補償功能,自診斷功能,雙向數字通信等功能,使得傳感器的穩定性、可靠性、信噪比、便利性等性能大大提高。
2、新型材料和處理技術(shù)的發展
用新型(xíng)材料和處理技術,使得傳感器的紅外探測率提高,響應波長增大,響(xiǎng)應時間縮短,像素靈敏度和像素(sù)密度(dù)更高,抗幹擾性能提高,生產成本降低。如Pyreos和Irisys公司已推出薄膜(mó)和陶瓷混合的新型熱釋電(diàn)敏感技術,使(shǐ)得敏感元件可以實現陣(zhèn)列化。
3、傳感器(qì)的進一步微型(xíng)化、集(jí)成(chéng)化
采用片上集(jí)成技術(shù)(包括盲元替代、非均勻(yún)性校正、部分圖像處理功能等)和其它新的器件結構及新的製造工藝技術,在MEMS(微機電係統),甚至基於納(nà)米科技的NEMS(納機電係統)推動下,紅外傳感器尺寸(cùn)大為縮小,功耗大大降低,集成度(dù)顯著提高。由(yóu)於紅(hóng)外傳感器的優越性能,許多主流儀表研究單位和生產(chǎn)製造商對它的研(yán)發投入也越來越高。
4、傳感器的大型化和多(duō)功能(néng)化(huà)
隨著微電子(zǐ)技術(shù)的發展和傳感(gǎn)器的應用領域的(de)不斷擴大,紅外傳感器正從小(xiǎo)型、單一功能,向大型化、多功能化方向發展。如國外所研製(zhì)的大型紅外傳感器(1616到(dào)6464像素)除可進(jìn)行溫度場(chǎng)測量(liàng)外,還可獲得(dé)先進的、小型紅外傳感器所不具有的人體探測功能(即(jí)可精(jīng)確定位個人(rén)在空間中的位置,即使人不活動(dòng),也可識別出)或大型(xíng)區域的安全監視等功能,十分適宜(yí)於家庭自動化、醫療保健、安全防護(hù)等場合的應用。此外,新型多光譜傳感器的研製(zhì),也(yě)大大(dà)改善了紅外成像陣列的功能性(xìng)。
紅外傳感器(qì)主要應用於哪些領(lǐng)域?
市場研究(jiū)機構發表的最新紅外線感測器技術與市場趨勢報告指出,智慧建築自動化及行動(dòng)裝置溫度感測等新興應用,將成為(wéi)紅外線感測器市場成長新動力。
應用於(yú)消費性行動裝(zhuāng)置的小型紅外線感測器──例如手機跟平板裝(zhuāng)置新增內部及現場溫度紅外線單一畫素感測(cè)功能,若是能采用晶(jīng)圓級封裝(zhuāng)技術,可以產出更低廉,更小巧的感測器;
光是手機及(jí)平板大量內建紅外線感測器的趨勢(shì),便有可能在2018年(nián)左右(yòu)增加3,000萬美元的市場規模。
中型紅外線陣列感測器(qì)(4x4~16x16像素)已成功打入住宅及汽車的空(kōng)調,暖氣及(jí)通風係統;預估將來若產品價(jià)格更(gèng)親民,在零售及居家(jiā)電氣應用也大(dà)有可為。
大(dà)型(xíng)紅(hóng)外線陣列感(gǎn)測器(32x32像素或以上)的未來市(shì)場是智慧型住宅所需的(de)多元感測裝置,雖然這個市場客戶能負擔較高(gāo)費用(yòng),不過產(chǎn)品的普及(jí)仍然有賴價(jià)格的下降。
紅外傳感器未來市場規模預測
有報告指出,技術的不斷創新是將(jiāng)紅外線感測器推向高階紅外線陣列探測器應用的要素,一向被視為低成本易(yì)製造的紅外線感測器,已被(bèi)大量(liàng)且多樣地應用於建築、保全、電器(qì)、工業(yè)的動作感應,溫度(dù)測量,計算及氣(qì)體與火災偵(zhēn)測(cè)等。最初的紅外(wài)線感測器隻是具有基本(běn)動作偵測的單(dān)一像素熱釋電(diàn)感測器,近來紅外線感測器已逐漸邁向複雜(zá)且高階的(de)市場,例如溫度測量(liàng)、氣體、光譜及火災感測等。
從2000年起,由(yóu)於陣列感測器進入市場,開(kāi)始成(chéng)功將(jiāng)紅外線感測(cè)器推往多元高階市場.多家公司踩著「技術(shù)帶動(dòng)創新」的(de)腳步,將熱釋電及熱電堆技術加入生(shēng)產紅外線(xiàn)感測陣列的行(háng)列。
不過2013年由紅外線成像市(shì)場跨足紅外(wài)線感(gǎn)測(cè)器的ULIS挑戰熱電堆成(chéng)為主流的可能性,推出(chū)第一個備有高畫質微測輻射熱計且像素在100x100以下的超大型紅外線感測(cè)器,預計將(jiāng)瓜分正在成長中的大型(xíng)紅(hóng)外線感測器市場。預(yù)估2014年來自非製冷紅外成像市場的龍頭FLIR,將在小型(xíng)紅外線陣列(liè)感測器上推出使用微測輻射熱計的商品蠶食市占率。
由於紅外線感測大(dà)廠的多(duō)元化(huà),導致紅外探測器競爭格(gé)局十分(fèn)複雜。必需要清楚地了解每個主要廠商的技術背景和定(dìng)位,才能清(qīng)楚整體市(shì)場商(shāng)機和(hé)將要麵臨的挑(tiāo)戰;
有表示,小型紅外線感測器的市場已趨成熟,走(zǒu)向價格戰,中大型紅外線陣列感測(cè)器還是以(yǐ)性(xìng)能及品質(zhì)為(wéi)主,尚有容納新人加入的利(lì)潤空間。
總之,從小型紅外線探測器轉成生產中大型紅外線陣列感(gǎn)測器是具有挑戰性的,需要有足夠的專利及MEMS製造能力。因此,現有(yǒu)廠商大都沒有直接(jiē)從小型(xíng)紅外(wài)線感測器轉戰中大型(xíng)紅外線陣列感(gǎn)測器的企圖。