红外传感器通过捕捉物体辐射的红外能量实现非接触式检测，广泛应用于安防、测温等领域。其核心技术在于将不可见的红外辐射转化为电信号，主要分为热释电型和光电型两大类别。
一、红外探测的物理基础
所有温度高于绝对零度的物体都会辐射红外线，其强度与物体表面温度呈正相关关系。红外传感器通过特殊材料感知这种不可见光波的能量变化。
热释电效应是核心工作机制之一：某些晶体材料在温度变化时会产生表面电荷。当红外辐射导致晶体温度波动，其内部自发极化强度改变，从而在电极间形成可测量的电压信号。
典型热释电材料特性：
– 快速响应温度波动
– 对恒定温度场不敏感
– 需配合光学滤波器使用
二、主流技术路线解析
2.1 被动式热释电传感器
此类传感器无需主动发射红外线，通过菲涅尔透镜聚焦环境红外辐射。当移动热源（如人体）进入监测区域，会引起传感器温度场的动态变化。
信号处理流程：
1. 热释电晶体产生微电荷
2. 滤波电容消除高频干扰
3. 场效应管进行阻抗转换
4. 比较器触发输出信号
2.2 主动式光电传感器
包含红外发射管与接收管，通过检测反射光强度判断物体存在。发射端通常采用砷化镓材料，接收端使用光电二极管或光电晶体管。
关键组件作用：
– 整流桥：确保直流供电稳定
– 旁路电容：吸收电源波动
– 光电转换器：光强→电流转换
三、技术应用与性能优化
在安防领域，被动红外（PIR）传感器搭配菲涅尔透镜组可将监测区域分割为明暗交替的警戒区。透镜的锯齿结构使移动热源产生脉冲式温度变化，大幅提升检测灵敏度。
工业测温场景则依赖热电堆结构，其串联多个热电偶的独特设计能产生毫伏级输出电压。配合环境温度补偿算法，可实现±0.5℃的测量精度（来源：国际测温仪器协会白皮书）。
信号处理环节需注意：
– 采用屏蔽结构减少电磁干扰
– 运算放大器配置为带通滤波
– 温度补偿电路抵消环境漂移
