宇宙間的任何物體只要其溫度超過零度就能產生紅外輻射，事實上同可見光一樣，其輻射能夠進行折射和反射，這樣便產生了紅外技術，利用紅外光探測器因其獨有的優越性而得到廣泛的重視，并在軍事和民用領域得到了廣泛的應用。軍事上，紅外探測用于制導、火控跟蹤、警戒、目標偵查、武器熱瞄準器、艦船導航等；在民用領域，廣泛應用與工業設備監控、安全監視、救災、遙感、交通管理以及醫學診斷技術等。

在科技高度發達的今天，自動控制和自動檢測在人們的日常生活和工業控制所占的比例也越來越重，使人們的生活越來越舒適，工業生產的效率越來越高。而傳感器是自動控制中的重要組成部件，是信息采集系統的重要部件，通過傳感器將感受或響應的被測量轉換成適合輸送或檢測的信號（一般為電信號），再利用計算機或者電路設備對傳感器輸出的信號進行處理從而達到自動控制的功能，由于傳感器的響應時間一般都比較短，所以可以通過計算機系統對工業生產進行實時控制。紅外傳感器是傳感器中常見的一類，由于紅外傳感器是檢測紅外輻射的一類傳感器，而自然界中任何物體只要其穩定高于絕對零度都將對外輻射紅外能量，所以紅外傳感器稱為非常實用的一類傳感器，利用紅外傳感器可以設計出很多實用的傳感器模塊，如紅外測溫儀，紅外成像儀，紅外人體探測報警器，自動門控制系統等。

紅外傳感器定義

紅外線傳感器是用紅外線的物理性質來進行測量的傳感器。紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質。它是一種不可見光，其光譜位于可見光中紅色以外，所以稱紅外線。

工程上把紅外線占據在電磁波譜中的位置（波段）分為：近紅外、中紅外、遠紅外、極遠紅外四個波段。任何物質，只要它本身具有一定的溫度（高于絕對零度），都能輻射紅外線。

紅外傳感器的測量基礎原理

首先了解一下紅外光。紅外光是太陽光譜的一部分，紅外光的最大特點就是具有光熱效應，輻射熱量，它是光譜中最大光熱效應區。紅外光一種不可見光，與所有電磁波一樣，具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質。紅外光在真空中的傳播速度為300000Km/s。紅外光在介質中傳播會產生衰減，在金屬中傳播衰減很大，但紅外輻射能透過大部分半導體和一些塑料，大部分液體對紅外輻射吸收非常大。

不同的氣體對其吸收程度各不相同，大氣層對不同波長的紅外光存在不同的吸收帶。研究分析表明，對于波長為1～5μm、 8～14μm區域的紅外光具有比較大的“透明度”。即這些波長的紅外光能較好地穿透大氣層。自然界中任何物體，只要其溫度在絕對零度之上，都能產生紅外光輻射。紅外光的光熱效應對不同的物體是各不相同的，熱能強度也不一樣。例如，黑體(能全部吸收投射到其表面的紅外輻射的物體)、鏡體(能全部反射紅外輻射的物體)、透明體(能全部穿透紅外輻射的物體)和灰體(能部分反射或吸收紅外輻射的物體)將產生不同的光熱效應。

嚴格來講，自然界并不存在黑體、鏡體和透明體，而絕大部分物體都屬于灰體。上述這些特性就是把紅外光輻射技術用于衛星遙感遙測、紅外跟蹤等軍事和科學研究項目的重要理論依據。

紅外輻射的物理本質是熱輻射。物體的溫度越高，輻射出來的紅外線越多，紅外輻射的能量就越強。研究發現，太陽光譜各種單色光的熱效應從紫色光到紅色光是逐漸增大的，而且最大的熱效應出現在紅外輻射的頻率范圍內，因此人們又將紅外輻射稱為熱輻射或熱射線。

紅外輻射的基本定律

基爾霍夫定律：在一定溫度下，地物單位面積上的輻射通量W和吸收率之比，對于任何物體都是一個常數，并等于該溫度下同面積黑體輻射通量W。在給定的溫度下，物體的發射率=吸收率（同一波段）；吸收率越大，發射率也越大。

地物的熱輻射強度與溫度的四次方成正比，所以，地物微小的溫度差異就會引起紅外輻射能量的明顯變化。這種特征構成了紅外遙感的理論基礎。

玻耳茲曼定律：即黑體總輻射通量隨溫度的增加而迅速增加，它與溫度的四次方成正比。因此，溫度的微小變化，就會引起輻射通量密度很大的變化。是紅外裝置測定溫度的理論基礎。

維恩位移定律：隨著溫度的升高，輻射最大值對應的峰值波長向短波方向移動。

紅外傳感器的工作原理并不復雜，一個典型的傳感器系統各部分的實體分別是：

1、待測目標：根據待測目標的紅外輻射特性可進行紅外系統的設定。

2、大氣衰減：待測目標的紅外輻射通過地球大氣層時，由于氣體分子和各種氣體以及各種溶膠粒的散射和吸收，將使得紅外源發出的紅外輻射發生衰減。

3、光學接收器：它接收目標的部分紅外輻射并傳輸給紅外傳感器。相當于雷達天線，常用是物鏡。

4、輻射調制器：對來自待測目標的輻射調制成交變的輻射光，提供目標方位信息，并可濾除大面積的干擾信號。又稱調制盤和斬波器，它具有多種結構。

5、紅外探測器：這是紅外系統的核心。它是利用紅外輻射與物質相互作用所呈現出來的物理效應探測紅外輻射的傳感器，多數情況下是利用這種相互作用所呈現出來的電學效應。此類探測器可分為光子探測器和熱敏感探測器兩大類型。

6、探測器制冷器：由于某些探測器必須要在低溫下工作，所以相應的系統必須有制冷設備。經過制冷，設備可以縮短響應時間，提高探測靈敏度。

7、信號處理系統：將探測的信號進行放大、濾波，并從這些信號中提取出信息。然后將此類信息轉化成為所需要的格式，最后輸送到控制設備或者顯示器中。

8、顯示設備：這是紅外設備的終端設備。常用的顯示器有示波器、顯像管、紅外感光材料、指示儀器和記錄儀等。

依照上面的流程，紅外系統就可以完成相應的物理量的測量。紅外系統的核心是紅外探測器，按照探測的機理的不同，可以分為熱探測器和光子探測器兩大類。

熱探測器對入射的各種波長的輻射能量全部吸收，它是一種對紅外光波無選擇的紅外傳感器。光子探測器常用的光子效應有外光電效應、內光電效應(光生伏特效應、光電導效應)和光電磁效應。熱探測器是利用輻射熱效應，使探測元件接收到輻射能后引起溫度升高，進而使探測器中依賴于溫度的性能發生變化。檢測其中某一性能的變化，便可探測出輻射。多數情況下是通過熱電變化來探測輻射的。當元件接收輻射，引起非電量的物理變化時，可以通過適當的變換后測量相應的電量變化。

熱敏探測器對紅外輻射的響應時間比光電探測器的響應時間要長得多。前者的響應時間一般在ms以上，而后者只有ns量級。熱探測器不需要冷卻，光子探測器多數要冷卻。