市場猛增技術革新 紅外探測器應用高端

    主動紅外探測器作為一種周界防范報警應用的無形電子圍欄，業(yè)界常簡稱為“主動紅外”、“紅外對射”。主動紅外探測器自90年代初期開始進入國內(nèi)安防市場，其市場發(fā)展歷程已經(jīng)有20多年，因其優(yōu)越的性價比和技術的不斷更新?lián)Q代，此類產(chǎn)品目前仍是國內(nèi)外周界安防應用市場的主要產(chǎn)品。紅外探測市場經(jīng)過迅猛增長后，技術革新需求不斷提升，未來大型紅外探測或?qū)⒄加幸幌�之地�?/span>

    紅外探測工作原理

    不同種類的物體發(fā)射出的紅外光波段是有其特定波段的，該波段的紅外光處在可見光波段之外。因此人們可以利用這種特定波段的紅外光來實現(xiàn)對物體目標的探測與跟蹤。將不可見的紅外輻射光探測出并將其轉(zhuǎn)換為可測量的信號的技術就是紅外探測技術。

    從目前應用的情況來看，紅外探測有如下幾個優(yōu)點：環(huán)境適應性優(yōu)于可見光，尤其是在夜間和惡劣天候下的工作能力；隱蔽性好，一般都是被動接收目標的信號，比雷達和激光探測安全且保密性強，不易被干擾；由于是目標和背景之間的溫差和發(fā)射率差形成的紅外輻射特性進行探測，因而識別偽裝目標的能力優(yōu)于可見光；與雷達系統(tǒng)相比，紅外系統(tǒng)的體積小，重量輕，功耗低；探測器的光譜響應從短波擴展到長波；探測器從單元發(fā)展到多元、從多元發(fā)展到焦平面；發(fā)展了種類繁多的探測器和系統(tǒng)；從單波段探測向多波段探測發(fā)展；從制冷型探測器發(fā)展到室溫探測器；由于紅外探測技術有其獨特的優(yōu)點從而使其在軍事國防和民用領域得到了廣泛的研究和應用，尤其是在軍事需求的牽引和相關技術發(fā)展的推動下，作為高新技術的紅外探測技術在未來的應用將更加廣泛，地位更加重要。

    紅外探測器是將不可見的紅外輻射能轉(zhuǎn)變成其它易于測量的能量形式的能量轉(zhuǎn)化器，作為紅外整機系統(tǒng)的核心關鍵部件，紅外探測器的研究始終是紅外物理與技術發(fā)展的中心。

    紅外探測器市場迅猛增長

    2012年，紅外探測器市場的總營收超過1.53億美元，主要歸功于成熟的運動檢測市場，如高銷量的自動照明和入侵檢測系統(tǒng)。若加上用于移動設備中的現(xiàn)場測溫儀，到2018年，該市場營收將達到3.81億美元，復合年增長率高達16%，主要是受到以下兩個方面的驅(qū)動：

    小型探測器，特別是用于消費移動設備的探測器。短期來看，由于智能手機和平板電腦的內(nèi)部溫度測量和現(xiàn)場測溫都采用了像素傳感器，將會驅(qū)動紅外探測器市場在這一領域的增長。技術創(chuàng)新將是成功對抗市場上其他技術的關鍵，要成功搶占受到價格和更小尺寸傳感器驅(qū)動的市場，晶圓級封裝是有必要的。移動設備采用紅外傳感器將促使該市場營收在2018年增長3000萬美元。

    陣列探測器，即尺寸范圍從中型（4x4至16x16像素）到大型（32x32像素及以上）的探測器，該部分市場預計在2013年到2018年期間的復合增長率將高達30%。中型尺寸的陣列探測器已經(jīng)開始成功應用于建筑和汽車行業(yè)的HVAC中、超市人流量檢測以及家用電器等領域，并且隨著價格的下降，中型尺寸的陣列探測器的應用將會越來越廣泛。大尺寸的陣列探測器的目標市場是智能建筑自動化，該領域需要用到大量的探測功能并且可以承擔較高的價格。當然，所有的這些目標市場都將因探測器價格下降而受到大力推動。

    技術革新將紅外探測器推向高端市場

    紅外探測器曾廣泛用于各種領域如建筑、安全、家電和工業(yè)等領域，應用功能多種多樣，包括運動檢測、溫度測量、計數(shù)以及火災/氣體檢測等，紅外探測器已從最初的僅具有基本運動檢測功能的單像素熱電探測器發(fā)展到可以應用于更復雜的系統(tǒng)、更多樣化的高端設備市場如溫度感測或者氣體/火災探測、光學檢測……

    在2000年底，通過引進陣列探測器，紅外探測器的多樣化應用在高端市場有了進一步發(fā)展。由HeimannSensors為首的多家廠商采取了“技術推動”的策略開發(fā)出基于熱電技術和熱電偶技術的紅外探測器。一些MEMS廠商如歐姆龍和松下，將其專業(yè)技術運用到復雜的MEMS結構制造中，確保了熱電偶技術在陣列傳感器市場的統(tǒng)治地位。

    盡管如此，熱電偶技術的統(tǒng)治地位在2013年受到了一款新產(chǎn)品的挑戰(zhàn)，該產(chǎn)品是基于紅外成像廠商ULIS的一項技術。這款大型紅外探測器是第一款具有100x100像素以下的實際分辨率（不帶窗口）的微測輻射熱計，旨在占取快速發(fā)展的紅外探測器市場的份額。2014年，非致冷紅外成像市場的領導者FLIR有可能加入小型微測輻射熱計陣列領域的競爭。在未來，紅外探測器的下一個技術進步是封裝級別向真空封裝或晶圓級封裝發(fā)展，同時利用制造工藝優(yōu)化以縮小像素間距。

    由于競爭廠商的多樣性，紅外探測器市場的競爭格局非常復雜。要對各個競爭對手的技術背景和定位有一個清晰的認識，并弄清楚什么是總體有效市場以及需要面對哪些挑戰(zhàn)。

    未來：大型紅外探測將占有一席之地

    小型紅外探測器是受價格驅(qū)動的商品市場，而中型和大型陣列探測器則是受成本和性能驅(qū)動的市場，并且為新產(chǎn)品提供了差異化的空間。但是在每種紅外探測器技術（如熱電/熱電偶/微測輻射熱計）之間存在著巨大的障礙。由于這些技術都是基于不同的制造工藝，如果沒有企業(yè)合并或收購，很難從一種技術轉(zhuǎn)換到另外一種技術。同樣從產(chǎn)品角度來看，由于依賴強大的知識產(chǎn)權或者MEMS制造能力，要從小型探測器切換到陣列探測器也是非常具有挑戰(zhàn)性的。在這種背景下，許多廠商沒有直接參與競爭，但仍有機會在具有巨大潛力的大型探測器市場占有一席之地。

    延伸閱讀：如何使主動紅外探測工作更可靠

    結合成本和實際需求的正確的選型，因地制宜和規(guī)范化的設計安裝，主動紅外對射探測器是周界安防工程值得信任的高性價比選擇。

    能抗雜光干擾：探測器外殼必須是濾雜光特制材料，并采用光學膜工藝，同時在接收端內(nèi)部的光學部件上也必須采用同樣的濾光材料和工藝；

    獨立大口徑雙光束及大間距：由于樹枝、落葉或飛禽體積相對于人體來說較小，一般只能遮擋一條光束，當多光束產(chǎn)品的相鄰間距大于100mm時，就可以有效排除這些干擾因素，同時正如前述，多光束產(chǎn)品工作時實際起作用的是上下最外道的光束，所以能量更易集中的大間距獨立雙光束是防止誤報和漏報的關鍵；

    防霜結露技術：為適應室外環(huán)境要求，對射外殼必須具有防霜結露凹槽結構設計，并有低溫環(huán)境下使用的加熱器配件可選;同時外殼及穿線孔必須采用橡膠密封件等專業(yè)防水材料，防護等級應在IP45以上；

    優(yōu)質(zhì)光學機構：在控制成本的同時，宜采用菲涅爾透鏡的光學技術，保證設備兩端最大能量的輸出和接收，保證產(chǎn)品穩(wěn)定性；

    靈敏度可調(diào)：同樣是遮斷紅外光線，落葉或飛禽的遮斷時間段通常要小于人爬墻的遮斷時間，因為速度是前者快。

通過這個措施調(diào)節(jié)設備靈敏度，周界系統(tǒng)可以有效地防止誤報；

    防雷抗電涌：50%以上的對射故障是由閃電或電涌所致。為防止直擊雷擊電以外引起的電器設備受損與誤報，對射產(chǎn)品本身的防雷指標必須符合3C標準。當然更重要的是周界系統(tǒng)環(huán)路中也必須具備防雷、防磁、防射頻干擾的接地設計；

    規(guī)范化安裝施工：主動紅外對射探測器本身的性能可靠穩(wěn)定性是一方面，規(guī)范的安裝施工卻也是相當重要的環(huán)節(jié)，如何能保證探測器最佳的工作狀態(tài)，使系統(tǒng)起到最有效的周界防護性能，很大程度上取決于施工安裝的規(guī)范；

    注重特殊現(xiàn)場：安裝在弧形或不規(guī)則圍墻上的探測器，其探測射線距離圍墻弧沿的最大弦高不能大于15~20cm。如果一個人體攀爬的動作距離超過就必須增加探測器數(shù)量來分割弧形圍墻，使最大弦高不大于規(guī)定距離；

    防止串擾發(fā)生：當數(shù)對探測器安裝于同一直線的情況下，建議采用同型背靠背的安裝法，以減小相鄰探測器間的串頻現(xiàn)象；

    感度電壓和壓差：產(chǎn)品校準的感度電壓必須達標，才能保證探測器即使在惡劣天氣環(huán)境下也能正常的工作。同時雙光束產(chǎn)品的上下壓差必須按說明書調(diào)整一致，可以有效防止誤報；

    系統(tǒng)維護事項：日常保養(yǎng)檢修十分重要，一般應由專業(yè)人員視現(xiàn)場情況，每三或六個月做一次清潔保養(yǎng)，對探測器光軸做重新校準，整理調(diào)試控制系統(tǒng)。