新型的智能紅外傳感器(qì)通常內置多個微處理器,具備傅裏(lǐ)葉變換、小(xiǎo)波變換等先進數字信號處理或補償功能,自診斷功能,雙(shuāng)向數字通信等功能,使得傳感器的穩定性、可靠(kào)性、信噪比(bǐ)、便利性等性能(néng)大大提高。
據國外某研究(jiū)機構預測,紅外傳感器全球銷售額將會從2010年的$1.52億美元增(zēng)長到2016年的2.86億美元。而據美國市場研究公司的(de)一(yī)份研究報告預測,全球光電/紅外(EO/IR)傳感器市場規(guī)模到2024年將達到100億(yì)美元,與2014年73億美元的市場規模相比,其複合年增(zēng)長率將達(dá)到3.22%.
紅外傳感器技術是(shì)近年來發(fā)展最快的技術之一,紅外傳感器目前(qián)已廣泛應用於航空航天、天文、氣象、軍事、工業和民用等眾(zhòng)多領域,起著不可替代的(de)重(chóng)要作用。紅(hóng)外(wài)線,實質上是一種電磁輻射波,其波長範圍大致在0.78m~1000m頻譜範圍內,因(yīn)其是位於可見光中紅光以外的光線,故而得名為紅外線。任何溫度高於絕對零度(dù)的物體,都(dōu)會向外部空間以紅外線的方式輻射能量。利用紅外輻射實現相關物理量測量的傳感技術,即為紅外傳感技術。
近年來,紅外傳(chuán)感器的發展趨勢(shì)主要集中體現在以下幾個方麵:
1、傳感器的智(zhì)能化
新(xīn)型的智能(néng)紅外(wài)傳感器通(tōng)常內置多個微處理器(qì),具備傅裏葉變換、小波變換等先進數字(zì)信(xìn)號處理或補償(cháng)功能,自診斷功(gōng)能(néng),雙向數字(zì)通信等功能,使得傳感器的穩定性、可靠性、信噪比、便利性等(děng)性能大大提高。
2、新型材料和處(chù)理技術的發展
用新型材料和處理技術,使得傳感器的紅外探(tàn)測率提高,響應波長增大,響應時(shí)間縮短,像(xiàng)素靈敏度和像素密度(dù)更高,抗幹擾性能提高,生產成本降低。如Pyreos和Irisys公司(sī)已推出薄膜和陶瓷混合的新(xīn)型熱釋電敏感(gǎn)技術,使得敏感元件可以(yǐ)實現陣列化。
3、傳感器的進一步微型化、集成化
采用片上(shàng)集成技術(包(bāo)括盲元替代、非均勻性校正、部分圖像處(chù)理功能等)和其它新的器件結構及新的製造工藝技術,在MEMS(微機電係統),甚至基於納米科(kē)技的NEMS(納(nà)機電係統)推動(dòng)下,紅外傳感器尺寸大為縮小,功耗大大降低(dī),集成度(dù)顯著提高。由於紅外傳感器的優越性能(néng),許多主流儀表研究單(dān)位(wèi)和生產製(zhì)造商(shāng)對它的研發(fā)投入也越來越高。
4、傳感器的大型(xíng)化和多功能化
隨著微電子技術的發展和傳感器的應(yīng)用領域的不斷擴(kuò)大(dà),紅外傳感器正從小(xiǎo)型、單一功能,向大型化、多功能化方(fāng)向發展。如國外所研製的大型(xíng)紅外傳(chuán)感器(1616到6464像素)除可進行溫度(dù)場測量外,還可獲得先進的、小型紅外傳感器所不(bú)具有的人體探測功(gōng)能(即可精(jīng)確定(dìng)位個人(rén)在空間中(zhōng)的位置,即使人不活動(dòng),也可識別出)或大型區域的(de)安全監視(shì)等功能(néng),十分適宜於家(jiā)庭自動化、醫療保健、安全防護等場合的應用。此外,新型多(duō)光譜傳感器(qì)的研製,也大大改善了紅(hóng)外(wài)成像陣列的功能性。
紅外傳感器主要應(yīng)用於哪些(xiē)領域?
市場研(yán)究機構(gòu)發表的最新紅外線感測器技術與市場趨勢報告指出,智慧建築自動化及行(háng)動(dòng)裝置溫度感(gǎn)測等新興應用,將(jiāng)成(chéng)為紅(hóng)外線感測器市場成長(zhǎng)新動力。
應用於消費性行動裝置的小型紅外線感測器──例如手機跟平板裝置新增內部及現場溫度紅外(wài)線單一畫素感測功能,若是能采用晶圓級封裝(zhuāng)技術,可以產(chǎn)出更低廉,更小巧的(de)感測器;
光是手機及平板大量內建紅外線感測器的趨勢,便有可能在2018年左(zuǒ)右增加3,000萬美元的市場規模。
中(zhōng)型紅外(wài)線(xiàn)陣列感測器(qì)(4x4~16x16像素)已成功打入住宅及汽車的空調,暖氣及通風係統;預估將來若產品價格更親民,在零售及居家電氣應用也大有(yǒu)可為。
大型紅外線陣列感測器(32x32像素或以上)的未來市場是智慧型住宅所需的多(duō)元感測裝置,雖然這個市(shì)場客(kè)戶能負擔較高費(fèi)用(yòng),不過產品的普(pǔ)及仍然(rán)有賴價格的(de)下降。
紅外傳(chuán)感器未來市場規模預測
有報告指出(chū),技術的不斷創新(xīn)是將紅外線感測器推向高階紅外線陣列探(tàn)測器應(yīng)用的要素,一(yī)向被(bèi)視為低(dī)成(chéng)本易製造的紅外線感測器,已被大量且多樣地應用於建築、保全、電(diàn)器、工業(yè)的動作感應,溫度測量,計算及氣體與火災偵測等。最初的紅外(wài)線感測器隻是具有基本動作偵測的單一像素熱釋(shì)電感測(cè)器,近來紅外線感測器已逐漸邁向複雜且高階的市場,例如(rú)溫度測量、氣體、光譜及火災感測(cè)等。
從2000年(nián)起,由於陣列感測器進入市(shì)場,開始成功將紅外線感測器推往(wǎng)多元高階市場(chǎng).多(duō)家公司踩著「技術帶(dài)動創新」的腳步(bù),將熱釋電及熱電堆(duī)技術加入生產紅外線感測陣列的行列。
不過2013年由紅(hóng)外線成像市場跨足紅(hóng)外線感測器的ULIS挑戰熱電堆成為主流的可(kě)能性,推出第一(yī)個備有高畫質微測輻射熱計且(qiě)像素在100x100以下的超大型紅外線感測器,預計將瓜分正在(zài)成長(zhǎng)中的大型(xíng)紅外線感測器市場。預(yù)估2014年來自非製冷紅外成像(xiàng)市場的龍頭FLIR,將在小(xiǎo)型紅外線陣列感(gǎn)測器上推(tuī)出使用微測輻射熱計的商品蠶食市(shì)占率。
由於紅外線感測大(dà)廠的多元化,導致紅外探測器競(jìng)爭格局十分複雜。必需要清(qīng)楚地了解每個主(zhǔ)要廠商的技術背景和定位,才能清楚(chǔ)整體市場商機和將要麵臨(lín)的挑戰;
有表示,小型紅外線感測器的市場已趨成熟,走向價格戰,中大型紅外線陣列感測器還是以性能(néng)及品質為主,尚有容納新人加入的利潤(rùn)空間。
總之,從小型(xíng)紅外線探測器轉成生(shēng)產中大型紅外(wài)線陣列感(gǎn)測器是具有挑戰性的,需要有足夠的專利及MEMS製造(zào)能力。因此,現有廠商大都沒有直接從小型紅外線感測器轉戰中大型紅外線陣列感測器(qì)的企圖。