市場猛增技術(shù)革新 紅外探測器走向高端應(yīng)用
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紅外探測工作原理
不同種類的物體發(fā)射出的紅外光波段是有其特定波段的，該波段的紅外光處在可見光波段之外。因此人們可以利用這種特定波段的紅外光來實(shí)現(xiàn)對物體目標(biāo)的探測與跟蹤。將不可見的紅外輻射光探測出并將其轉(zhuǎn)換為可測量的信號的技術(shù)就是紅外探測技術(shù)。
從目前應(yīng)用的情況來看，紅外探測有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：環(huán)境適應(yīng)性優(yōu)于可見光，尤其是在夜間和惡劣天候下的工作能力；隱蔽性好，一般都是被動(dòng)接收目標(biāo)的信號，比雷達(dá)和激光探測安全且保密性強(qiáng)，不易被干擾；由于是目標(biāo)和背景之間的溫差和發(fā)射率差形成的紅外輻射特性進(jìn)行探測，因而識別偽裝目標(biāo)的能力優(yōu)于可見光；與雷達(dá)系統(tǒng)相比，紅外系統(tǒng)的體積小，重量輕，功耗低；探測器的光譜響應(yīng)從短波擴(kuò)展到長波；探測器從單元發(fā)展到多元、從多元發(fā)展到焦平面；發(fā)展了種類繁多的探測器和系統(tǒng)；從單波段探測向多波段探測發(fā)展；從制冷型探測器發(fā)展到室溫探測器；由于紅外探測技術(shù)有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)從而使其在軍事國防和民用領(lǐng)域得到了廣泛的研究和應(yīng)用，尤其是在軍事需求的牽引和相關(guān)技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下，作為高新技術(shù)的紅外探測技術(shù)在未來的應(yīng)用將更加廣泛，地位更加重要。
紅外探測器是將不可見的紅外輻射能轉(zhuǎn)變成其它易于測量的能量形式的能量轉(zhuǎn)化器，作為紅外整機(jī)系統(tǒng)的核心關(guān)鍵部件，紅外探測器的研究始終是紅外物理與技術(shù)發(fā)展的中心。
紅外探測器市場迅猛增長
2012年，紅外探測器市場的總營收超過1.53億美元，主要?dú)w功于成熟的運(yùn)動(dòng)檢測市場，如高銷量的自動(dòng)照明和入侵檢測系統(tǒng)。若加上用于移動(dòng)設(shè)備中的現(xiàn)場測溫儀，到2018年，該市場營收將達(dá)到3.81億美元，復(fù)合年增長率高達(dá)16%，主要是受到以下兩個(gè)方面的驅(qū)動(dòng)：
小型探測器，特別是用于消費(fèi)移動(dòng)設(shè)備的探測器。短期來看，由于智能手機(jī)和平板電腦的內(nèi)部溫度測量和現(xiàn)場測溫都采用了像素傳感器，將會(huì)驅(qū)動(dòng)紅外探測器市場在這一領(lǐng)域的增長。技術(shù)創(chuàng)新將是成功對抗市場上其他技術(shù)的關(guān)鍵，要成功搶占受到價(jià)格和更小尺寸傳感器驅(qū)動(dòng)的市場，晶圓級封裝是有必要的。移動(dòng)設(shè)備采用紅外傳感器將促使該市場營收在2018年增長3000萬美元。
陣列探測器，即尺寸范圍從中型（4x4至16x16像素）到大型（32x32像素及以上）的探測器，該部分市場預(yù)計(jì)在2013年到2018年期間的復(fù)合增長率將高達(dá)30%。中型尺寸的陣列探測器已經(jīng)開始成功應(yīng)用于建筑和汽車行業(yè)的HVAC中、超市人流量檢測以及家用電器等領(lǐng)域，并且隨著價(jià)格的下降，中型尺寸的陣列探測器的應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛。大尺寸的陣列探測器的目標(biāo)市場是智能建筑自動(dòng)化，該領(lǐng)域需要用到大量的探測功能并且可以承擔(dān)較高的價(jià)格。當(dāng)然，所有的這些目標(biāo)市場都將因探測器價(jià)格下降而受到大力推動(dòng)。
技術(shù)革新將紅外探測器推向高端市場
紅外探測器曾廣泛用于各種領(lǐng)域如建筑、安全、家電和工業(yè)等領(lǐng)域，應(yīng)用功能多種多樣，包括運(yùn)動(dòng)檢測、溫度測量、計(jì)數(shù)以及火災(zāi)/氣體檢測等，紅外探測器已從最初的僅具有基本運(yùn)動(dòng)檢測功能的單像素?zé)犭娞綔y器發(fā)展到可以應(yīng)用于更復(fù)雜的系統(tǒng)、更多樣化的高端設(shè)備市場如溫度感測或者氣體/火災(zāi)探測、光學(xué)檢測……
在2000年底，通過引進(jìn)陣列探測器，紅外探測器的多樣化應(yīng)用在高端市場有了進(jìn)一步發(fā)展。由HeimannSensors為首的多家廠商采取了“技術(shù)推動(dòng)”的策略開發(fā)出基于熱電技術(shù)和熱電偶技術(shù)的紅外探測器。一些MEMS廠商如歐姆龍和松下，將其專業(yè)技術(shù)運(yùn)用到復(fù)雜的MEMS結(jié)構(gòu)制造中，確保了熱電偶技術(shù)在陣列傳感器市場的統(tǒng)治地位。
盡管如此，熱電偶技術(shù)的統(tǒng)治地位在2013年受到了一款新產(chǎn)品的挑戰(zhàn)，該產(chǎn)品是基于紅外成像廠商ULIS的一項(xiàng)技術(shù)。這款大型紅外探測器是第一款具有100x100像素以下的實(shí)際分辨率（不帶窗口）的微測輻射熱計(jì)，旨在占取快速發(fā)展的紅外探測器市場的份額。2014年，非致冷紅外成像市場的領(lǐng)導(dǎo)者FLIR有可能加入小型微測輻射熱計(jì)陣列領(lǐng)域的競爭。在未來，紅外探測器的下一個(gè)技術(shù)進(jìn)步是封裝級別向真空封裝或晶圓級封裝發(fā)展，同時(shí)利用制造工藝優(yōu)化以縮小像素間距。
由于競爭廠商的多樣性，紅外探測器市場的競爭格局非常復(fù)雜。要對各個(gè)競爭對手的技術(shù)背景和定位有一個(gè)清晰的認(rèn)識，并弄清楚什么是總體有效市場以及需要面對哪些挑戰(zhàn)。
未來：大型紅外探測將占有一席之地
小型紅外探測器是受價(jià)格驅(qū)動(dòng)的商品市場，而中型和大型陣列探測器則是受成本和性能驅(qū)動(dòng)的市場，并且為新產(chǎn)品提供了差異化的空間。但是在每種紅外探測器技術(shù)（如熱電/熱電偶/微測輻射熱計(jì)）之間存在著巨大的障礙。由于這些技術(shù)都是基于不同的制造工藝，如果沒有企業(yè)合并或收購，很難從一種技術(shù)轉(zhuǎn)換到另外一種技術(shù)。同樣從產(chǎn)品角度來看，由于依賴強(qiáng)大的知識產(chǎn)權(quán)或者M(jìn)EMS制造能力，要從小型探測器切換到陣列探測器也是非常具有挑戰(zhàn)性的。在這種背景下，許多廠商沒有直接參與競爭，但仍有機(jī)會(huì)在具有巨大潛力的大型探測器市場占有一席之地。
延伸閱讀：如何使主動(dòng)紅外探測工作更可靠
結(jié)合成本和實(shí)際需求的正確的選型，因地制宜和規(guī)范化的設(shè)計(jì)安裝，主動(dòng)紅外對射探測器是周界安防工程值得信任的高性價(jià)比選擇。
能抗雜光干擾：探測器外殼必須是濾雜光特制材料，并采用光學(xué)膜工藝，同時(shí)在接收端內(nèi)部的光學(xué)部件上也必須采用同樣的濾光材料和工藝；
獨(dú)立大口徑雙光束及大間距：由于樹枝、落葉或飛禽體積相對于人體來說較小，一般只能遮擋一條光束，當(dāng)多光束產(chǎn)品的相鄰間距大于100mm時(shí)，就可以有效排除這些干擾因素，同時(shí)正如前述，多光束產(chǎn)品工作時(shí)實(shí)際起作用的是上下最外道的光束，所以能量更易集中的大間距獨(dú)立雙光束是防止誤報(bào)和漏報(bào)的關(guān)鍵；
防霜結(jié)露技術(shù)：為適應(yīng)室外環(huán)境要求，對射外殼必須具有防霜結(jié)露凹槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并有低溫環(huán)境下使用的加熱器配件可選;同時(shí)外殼及穿線孔必須采用橡膠密封件等專業(yè)防水材料，防護(hù)等級應(yīng)在IP45以上；
優(yōu)質(zhì)光學(xué)機(jī)構(gòu)：在控制成本的同時(shí)，宜采用菲涅爾透鏡的光學(xué)技術(shù)，保證設(shè)備兩端最大能量的輸出和接收，保證產(chǎn)品穩(wěn)定性；
靈敏度可調(diào)：同樣是遮斷紅外光線，落葉或飛禽的遮斷時(shí)間段通常要小于人爬墻的遮斷時(shí)間，因?yàn)樗俣仁乔罢呖?。通過這個(gè)措施調(diào)節(jié)設(shè)備靈敏度，周界系統(tǒng)可以有效地防止誤報(bào)；
防雷抗電涌：50%以上的對射故障是由閃電或電涌所致。為防止直擊雷擊電以外引起的電器設(shè)備受損與誤報(bào)，對射產(chǎn)品本身的防雷指標(biāo)必須符合3C標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然更重要的是周界系統(tǒng)環(huán)路中也必須具備防雷、防磁、防射頻干擾的接地設(shè)計(jì)；
規(guī)范化安裝施工：主動(dòng)紅外對射探測器本身的性能可靠穩(wěn)定性是一方面，規(guī)范的安裝施工卻也是相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)，如何能保證探測器最佳的工作狀態(tài)，使系統(tǒng)起到最有效的周界防護(hù)性能，很大程度上取決于施工安裝的規(guī)范；
注重特殊現(xiàn)場：安裝在弧形或不規(guī)則圍墻上的探測器，其探測射線距離圍墻弧沿的最大弦高不能大于15~20cm。如果一個(gè)人體攀爬的動(dòng)作距離超過就必須增加探測器數(shù)量來分割弧形圍墻，使最大弦高不大于規(guī)定距離；
防止串?dāng)_發(fā)生：當(dāng)數(shù)對探測器安裝于同一直線的情況下，建議采用同型背靠背的安裝法，以減小相鄰探測器間的串頻現(xiàn)象；
感度電壓和壓差：產(chǎn)品校準(zhǔn)的感度電壓必須達(dá)標(biāo)，才能保證探測器即使在惡劣天氣環(huán)境下也能正常的工作。同時(shí)雙光束產(chǎn)品的上下壓差必須按說明書調(diào)整一致，可以有效防止誤報(bào)；
系統(tǒng)維護(hù)事項(xiàng)：日常保養(yǎng)檢修十分重要，一般應(yīng)由專業(yè)人員視現(xiàn)場情況，每三或六個(gè)月做一次清潔保養(yǎng)，對探測器光軸做重新校準(zhǔn)，整理調(diào)試控制系統(tǒng)。
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