简易主动式红外跟踪器毕业设计

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1、第 1 页 共 32 页 当前电子技术的新领域是空间电子技术、固体电子技术、自由电子激光技术 和光电子技术。电子技术在这些新领域的发展，将会对它本身带来一场深刻的变 革，而红外、激光和光纤通讯是光电子技术的重要内容。最近 30 年来，红外技 术已成为一门迅速发展的新兴技术，广泛应用于军事、工业、农业、医疗和科学 研究等各个领域。红外技术是发展遥感技术和空间科学的重要手段。 红外辐射又称为红外线或红外光， 红外光是人眼看不见的光， 是一种电磁波。 鉴于其灵敏度高工作效率高，近年来利用红外作为探测、遥控、跟踪系统的光源 越来越受到广大设计人员的青睐，红外跟踪器是广泛应用于军事、工业、医疗、 环境等

2、诸多领域的一类器件。 根据红外跟踪器的探测原理的不同可分为主动式和被动式两种。 主动式是基 于光电效应，优点是对波长的探测选择性强，信噪比高，响应速度快，因而已深 入应用于航空航天、导弹寻目的、红外夜视等军事领域，但其缺点是需要低温工 作，必须配置昂贵且笨重的制冷设备，高成本和难以小型化的缺点制约着其向民 用领域应用的扩展；被动式是基于热敏材料吸收红外辐射产生的热效应，根据热 效应的机制不同还可进行细分，它们的最大优点是可在室温工作，从而大大减少 了器件的体积和成本。虽和在某一波长敏感的主动式的相比，其灵敏度较低，响 应时间也较长，但 20 世纪 90 年代以来，随着焦平面阵列、超大规模集成电

3、路和 微机电控系统以及信息处理等技术的发展， 使得这种非制冷热红外跟踪器的探测 率得到了极大的提高，响应时间同时也满足了成像要求，为其在军用和民用两大 领域开拓了更广阔的应用前景。 以军事领域的应用为例：侦查，搜索和预警；探测和跟踪；全天侯前 视和夜视；武器瞄准；红外制导导弹；红外成像相机；水下探潜、探雷 技术。为了满足红外信息获取技术发展需求，随着多波段红外探测、数据融合、 各种高新科技的不断发展， 红外预警探测系统的灵敏度、 效能、 定位精度会更高， 探测距离会更远，而且虚警率也会更低。因此，红外探测技术在未来军事领域中 的战略地位是显而易见的。 红外探测技术在天文上用于天文望远镜来观察天

4、体运 行，安装在卫星上红外探测技术可以让人看到遥远的星球间发生的奇观。此外还 第 2 页 共 32 页 可以用于气象观测天气。九十年代以来,红外测温技术的飞速发展和它在国防、 航空、航天等领域的潜在应用价值,使它成为当今高科技发展的又一热点。因此 红外技术具有广泛的用途。 第 3 页 共 32 页 1 红外跟踪器红外跟踪器 红外跟踪探测器按其工作方式可分为被动跟踪探测方式和主动红外跟踪探 测方式。 1.1 被动跟踪探测方式被动跟踪探测方式 被动式： 热释电红外跟踪探测器是利用红外光敏器件将活动生物体发出的微 量红外线转换成相应的电信号，并进行放大、处理，对被监测的对象实施控制。 它不需配置红外

5、发生源，而是利用红外光敏器件来接收移动的人辐射出的红外 线，将其转换为电信号，并作为控制信号对被控装置（用电器、保安、防盗、自 动门启闭等装置）进行自动控制。换而言之，热释电红外跟踪探测器件不需要附 加红外光源，而是利用热释电红外器件直接探测来自移动的生物体的红外辐射， 因此出现了被动式跟踪探测方式。 它是当前非常热门的热释电红外跟踪探测方式， 热释电红外线传感技术是在 红外探测、夜视装置、仿入侵、安全防范、自动门控制、自动灯控制、交通管制、 温度检测以及光电玩具等方面有着广泛的应用。 它具有二维探测、 识别特性。 因为满足这种红外探测报警的工作条件有两个： 一是存在具有一定体温的生物体；二是

6、必须有一定的移动速度。它对人体有很高 的灵敏度。 热释电红外跟踪探测器既可以进行直线型探测， 也可以进行空间探测， 常用于室内和空间的立体防范，其隐蔽性更优于主动式红外跟踪探测器。 所以它能可靠地将运动着的生物体和飘落的物体加以区别。同时，它还具有 监控范围大、隐蔽性好、抗干扰性强和误报率低等特点。因而，被动跟踪探测方 式技术在自动控制、自动门启闭、接近开关、自动照明、遥控遥测等方面，特别 是在保安、防火、报警方面越来越受到重视和得到应用。 检测物体红外辐射的敏感器件可分为热释电红外光敏器件和量子型红外光 敏器件。热释电红外传感技术是 20 世纪 80 年代迅速发展起来的一门新型学科。 第 4 页 共 32 页 热释电红外传感原理是基于： 任何高于绝对温度的物体都会发出电磁辐射红外 线，但各种不同温度的物体所辐射的电磁能及能量随波长的分布式不同的，物体 表面的温度越高，它辐射的能量就越强。根据不同物体及不同温度体发出的红外 光谱的不同，可对不同目标进行红外检测和判别，如温度的测定、火灾的预警、 不同物体的识别、活动目标（人）的保安和防火防盗等。常在热释电红外传感探 测元