浅谈红外技术及其在安防领域中的应用

【摘要】随着我国电子技术的进步，红外技术的应用也越来越广泛。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。 红外成像、红外测试、红外检测、红外报警、红外侦查、红外夜视等已是各行各业争相选用的先进技术。基于此，本文对红外技术及其在安防领域中的应用进行了研究。

【关键词】红外技术 原理 安防领域 应用

中图分类号：F407.63 文献标识码：A 文章编号：

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。

红外技术

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。任何物体的红外辐射包含介于可见光与微波之间的电磁波段。通常人们又把红外辐射称为红外光。红外线波段是波长约在0.75微米到1000微米的电磁波。通常人们将其划分为近、中、远红外三部分。近红外指波长为0.75到3.0微米；中红外波长为3.0到20微米；远红外则指波长为20到1000微米。在光谱学中，波段的划分方法并不统一，也有人将0.75到3.0微米，3.0到40 微米和40到1000微米作为近红外、中红外和远红外波段。另外，由于大气对红外辐射的吸收，只留下三个重要的“窗口”区，即1到3微米、3到5微米和8到13微米可让红外辐射通过，因而在军事应用上，又分为将这三个波段称为近红外、中红外和远红外。8到13 微米还称为热波段。

红外技术在安防领域中的应用

在安防电视监控系统中，随着人们安全防范意识的提高，对重要场所需要24小时连续监控，这就是要用到夜视技术设备。在夜视监视系统中，常规的办法是利用可见光照明，但这种方式存在不能隐蔽、容易暴露监控目标等缺点，因此使用较少。目前隐蔽、科学的夜视监控是采用红外摄像技术，红外摄像技术分为被动式和主动式。

1、被动式红外摄像技术

被动红外摄像技术是利用任何物质在绝对零度(一273℃)以上都有红外线辐射，物体的温度越高，辐射出的红外线越多。利用此原理制成的摄像机最典型的就是红外热像仪。自然界中，一切物体都会辐射红外线，因此利用探测器测定目标本身和背景之间的红外线差，可以得到不同的红外图像，称为热图像。同一目标的热图像和可见光图像是不同，它不是人眼所能看到的可见光图像，而是目标表面温度分布图像，或者说，红外热图像是人眼不能直接看到目标的表面温度分布，变成人眼可以看到的代表目标表面温度分布的热图像。大气、烟云等吸收可见光和近红外线，但是对3—5微米和8～14微米的红外线却是透明的。因此，这两个波段被称为红外线的“大气窗口”。利用这两个窗口，可以在完全无光的夜晚，或是在烟云密布的恶劣环境，能够清晰地观察到前方的情况。正是由于这个特点，红外热成像技术可用在安全，红外热成像技术可用在安全防范的夜间监视和森林防火监控系统中。

红外热成像仪是采用红外热成像技术，探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、信号处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的设备，红外热成像仪可应用于夜间及恶劣气候条件下目标的监控。夜晚，由于众所周知的原因，可见光器材已经不能正常工作。如果采用人工照明的手段，则容易暴露目标。红外热成像仪是被动接受目标自身的红外热辐射，无论白天黑夜均可以正常工作．并且也不会暴露自己。同样在雨、雾等恶劣的气候条件下，由于红外线的波长较长。特别是工作在8～14um的热成像仪，穿透雨、雾的能力较高，因此仍可以正常观测目标。在夜间以及恶劣气候条件。采用红外热成像监控设备可以对各种目标，如人员、车辆等进行监控。

2、主动式红外摄像技术

红外热成像设备造价昂贵，因此仅限于特殊场合使用，当前安防领域应用较多的是主动红外摄像机。主动红外摄像技术是采用红外灯辐射“照明”(主要是红外光线)。应用普通低照度黑白摄像机、彩色转黑白摄像机或红外低照度彩色摄像机．感受周围景物和环境反射回来的红外光实现夜视监控。主动红外摄像技术成熟、稳定，成为夜视监控的主流。目前应用较广泛的是红外—体化摄像机。它是将摄像机、防护罩、红外灯、供电散热单元等综合成为—体的摄像设备。它实现夜视的基本原理是利用普通CCD黑白摄像机可以感受红外光的光谱特性(即可以感受可见光，也可以感受红外光)，配合红外灯作为“照明源”来夜视成像。红外灯的功率和角度，摄像机的配置，一定焦距的感红外镜头，以及是否有良好的供电散热处理是判断红外—体化摄像机性的重要参数。对于红外—体化摄像机，目前已经是走过了第一阶段，开始向第二阶段迈进。首先是价格已经有了优势，其次技术方面也在一步步提高。目前。市场上也有许多产品是摄像机与红外线投射器分开的，这需要用户对红外灯和摄像机的性能有足够的了解。能够根据红外灯的角度、摄像机镜头参数等作合理的搭配。

3、红外探测报警技术

红外探测报警器原理--人体都有恒定的体温，一般在37度左右，会发出特定波长10µm左右的红外线，被动红外探测器就是靠探测人体发射的10µm左右的红外线而进行工作的。人体发射的10µm左右的红外线通过菲涅尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。 世界上任何物体都存在红外线，只不过红外线的频段是用人眼看不到的，被动式红外探测器就是通过采用对人体体温辐射的红外线频段敏感的元件为核心，在感应到立体空间内的热源时产生报警。 最普通的就是一个红外线发射器，发射出红外线，如果有物体遮挡住线束的路径，那么接收器接受不到线束，然后就像控制器发出信号，后连接报警装置，发出报警信号。另外还有一种是热释电红外的红外线传感器件对特定波长的红外线有极强的感应能力，如果有人靠近的话呢，它会接收下来并进行放大，然后驱动发声无件给予响

红外探测器(Infrared Detector)是将入射的红外辐射信号转变成电信号输出的器件。红外辐射是波长介于可见光与微波之间的电磁波，人眼察觉不到。要察觉这种辐射的存在并测量其强弱，必须把它转变成可以察觉和测量的其他物理量。一般说来，红外辐射照射物体所引起的任何效应，只要效果可以测量而且足够灵敏，均可用来度量红外辐射的强弱。现代红外探测器所利用的主要是红外热效应和光电效应。这些效应的输出大都是电量，或者可用适当的方法转变成电量。

红外技术在防火中的应用

1、火灾探测

在各种火灾探测器中，利用目标红外辐射特性进行火灾探测的有红外光束探测器和红外火焰探测器，分别适合于探测有阴燃阶段和无阴燃阶段的火灾。此外，( 红外) 图像型火灾探测器能够对大空间场所的火灾进行有效的监控。

2、红外光束探测器

红外光束探测器，是利用烟雾粒子吸收和散射红外光束的原理来探测火灾的。在正常情况下，发射器发出的红外光束能顺利地被接收器所接收；当发生火灾时，烟雾扩散到红外光束通过的空间，吸收和散射红外辐射，使到达接收器的辐射减弱，当辐射强度减弱到一定程度，就会输出火灾报警信号。这种探测器的优点是监视范围广，保护面积大，适用于大型仓库、生产厂房等场所。

3、在灭火抢险中的应用

红外热成像仪能够把目标的红外辐射转变咸肉眼可见的视频信号，这对消防队的灭火救援非常有用。以前消防员在火场中常常因烟熏火烤、视线不清，难以有效地灭火、救人；红外热成像仪能帮助消防员克服在烟雾中的视力障碍，迅速找到着火点或被困人员，从而实施有效的灭火救助行动。不仅如此，红外热成像仪还能够使消防员分辨出烟幕或水幕后面的火源，提高火情侦察的准确性。有的红外热成像仪还能够通过无线信号把火场图像传输到火场调度台，便于指挥员准确、及时地下达作战命令。在消防部队实施抢险救援中，红外热成像仪也能发挥非常重要的作用。利用红外热成像仪，消防员可以穿过气雾找到气体(液化气)泄漏点、搜寻遇险者所处的准确位置，还可以在气雾或烟雾笼罩无法接近目标时估测出与目标的距离，划定警戒区。红外技术的使用，解决了消防部队在浓烟条件下照明、火情侦查与救援等方面的难题。

总结

近些年，由于红外技术的独特功能，使红外技术在安防领域中得到了广泛的应用。红外技术在安防领域中的应用给人们的生活带来了便利，也给人们的生命财产的安全带来了保障。

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