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现在，红外技术已经广为人知，在现代科技、国防、工农业等领域得到了广泛的应用。红外传感系统是以红外线为媒介的测量系统，按功能可分为五类:
(1)辐射和光谱测量辐射计；
(2)搜索和跟踪系统用于搜索和跟踪红外目标，确定其在空之间的位置并跟踪其运动；
(3)热成像系统，可以生成整个目标的红外辐射分布图像；
(4)红外测距通信系统；
(5)混合系统是指上述两种或两种以上系统的组合。
首先，了解红外光。红外光是太阳光谱的一部分。红外光最大的特点是有光热效应，辐射热量。它是光谱中最大的光热效应区域。红外光和所有电磁波一样，具有反射、折射、散射、干涉和吸收的性质。红外光在真空中的传播速度为3× 108m/s，红外光在介质中传播时衰减，在金属中传播时衰减很大。但是红外辐射可以穿过大部分半导体和一些塑料，大部分液体非常吸收红外辐射。不同的气体有不同的吸收程度，大气对不同波长的红外光有不同的吸收带。研究分析表明，波长为1 ~ 5微米和8 ~ 14微米的红外光具有很大的透明度。也就是这些波长的红外光可以很好的穿透大气层。自然界的任何物体，只要温度在绝对零度以上，都可以产生红外辐射。红外光对不同物体的光热效果不同，热能强度也不同。比如黑体(能完全吸收投射在其表面的红外辐射)、镜体(能完全反射红外辐射)、透明体(能完全穿透红外辐射)和灰体(能部分反射或吸收红外辐射)会产生不同的光热效应。严格来说，黑体、镜体、透明体在自然界是不存在的，但大部分物体都属于灰体。这些特性是红外辐射技术应用于卫星遥感、红外跟踪等军事科研项目的重要理论基础。
红外辐射基本定律
(1)基尔霍夫定律:在一定温度下，地物单位面积的辐射通量w与吸收率之比对于任何物体都是一个常数，等于黑体在该温度下同一面积的辐射通量w。
给定温度下，发射率=物体吸收率(同波段)；吸收率越大，发射率越大。
地面物体的热辐射强度与温度的四次方成正比，所以地面物体的微小温差会引起红外辐射能量的明显变化。这一特征构成了红外遥感的理论基础。
(2)斯特凡-玻尔兹曼定律:黑体的总辐射通量随着温度的升高而迅速增加，与温度的四次方成正比。因此，温度的微小变化会引起辐射通量密度的巨大变化。它是红外测温的理论基础。
(3)维恩位移定律:随着温度的升高，最大辐射值对应的峰值波长向短波方向移动。
红外传感器的工作原理并不复杂。典型传感器系统各部分的实体有:
(1)待测目标。根据待测目标的红外辐射特性，可以设置红外系统。
(2)大气衰减。当被测目标的红外辐射穿过地球大气层时，由于气体分子、各种气体和各种溶胶粒子的散射和吸收，红外源发出的红外辐射会被衰减。
(3)光接收机。它接收目标的部分红外辐射，并将其传输到红外传感器。相当于雷达天线，常用物镜。
(4)辐射调制器。对来自待测目标的辐射进行调制和转换，以提供目标方位信息，并且可以滤除大面积干扰信号。也被称为调制面板和斩波器，它有多种结构。
(5)红外探测器。这是红外系统的核心。它是一种传感器，通过利用红外辐射和物质之间的相互作用所呈现的物理效应来检测红外辐射，并且在大多数情况下，它利用这种相互作用所呈现的电效应。这类探测器可分为光子探测器和热敏探测器。
(6)检测器冷却器。因为有些探测器必须在低温下工作，所以相应的系统必须有制冷设备。制冷后，设备可以缩短响应时间，提高检测灵敏度。
(7)信号处理系统。检测到的信号被放大和滤波，并且从这些信号中提取信息。然后这种信息被转换成所需的格式，最后传输到控制设备或显示器。
(8)显示设备。这是红外设备的终端设备。常用的显示器有示波器、显像管、红外敏感材料、指示仪器、记录仪等。
根据上述过程，红外系统可以测量相应的物理量。红外系统的核心是红外探测器，根据探测机理的不同可分为热探测器和光子探测器。
热探测器吸收所有不同波长的入射辐射能量。它是一种红外传感器，对红外光波没有选择。光子探测器中常用的光子效应包括外部光电效应、内部光电效应(光伏效应、光电导效应)和光电磁效应。热探测器利用辐射热效应，使探测元件接收到辐射能后温度升高，进而使探测器的性能随温度变化。可以通过检测其中一种性质的变化来检测辐射。在大多数情况下，辐射是通过热电变化来探测的。当元件受到辐射，引起非电量的物理变化时，经过适当的变换，就可以测出相应的电量变化。热探测器对红外辐射的响应时间比光电探测器长得多。前者的响应时间一般在ms以上，后者只有ns。热探测器不需要冷却，光子探测器大多需要冷却。
红外探测器的主要技术参数如下:
(1)回应率
红外探测器的响应速度是其输出电压与输入红外辐射功率之比
其中r-反应率(v/w)；U0—输出电压(v)；p-红外辐射功率(w)。
(2)响应波长范围
红外探测器的响应速度与入射辐射的波长有一定的关系，如下图所示。曲线①是热探测器的特性。热红外探测器的响应度r与波长λ无关。光电探测器的光谱响应如图中曲线②所示。
λP对应响应峰值rP，rP /2对应截止波长λ c。
(3)噪声等效功率
如果投射到探测器上的红外辐射功率产生的输出电压正好等于探测器本身的噪声电压，这个辐射功率就称为噪声等效功率(NEP)。噪声等效功率是一个可测量的量。
设入射辐射功率为P，测得的输出电压为U0，然后去掉辐射源，测得探测器的噪声电压为UN，然后按比例计算，使U0 = UN，辐射功率为
红外探测器应用实例
红外探测器可用于非接触测温、气体成分分析、无损检测、热成像检测、红外遥感、侦察、搜索、跟踪和军事目标通信等。随着现代科学技术的发展，红外传感器的应用前景将更加广阔。
1.红外气体分析仪
红外气体分析仪利用红外线进行气体分析。“是基于待分析成分的浓度不同，吸收的辐射能也不同。剩余的辐射能使探测器内的温升不同，运动薄膜两侧的压力也不同，从而产生一个电容探测器的电信号。”通过这种方式，可以间接测量待分析成分的浓度。"
根据气体中红外辐射的不同吸收带，可以分析气体的成分。比如二氧化碳对波长分别为2.7μm、4.33μm和14.5μm的红外光有很强的吸收，其吸收光谱相当宽，即存在一个吸收带。根据实验分析，只有4.33μm的吸收带不受大气中其他成分的影响，因此这个吸收带可以用来判断大气中CO2的含量。
CO2红外气体分析仪由含CO2的样品室、不含CO2的参比室、斩波调制器、反射镜系统、滤光片、红外探测器和选频放大器组成。
在测量过程中，待测气体连续流过样品室，参比室充满不含CO2的气体(或已知CO2含量的气体)。红外光源发出的红外光被分成两束，通过反射镜系统反射到样品室和参比室，两束光可以通过中心波长为4.33 μ m的红外滤光片投射到红外传感器上，由于斩波调制器的作用，传感器交替接收通过样品室和参比室的辐射。
如果样品室和参比室中没有CO2气体，只要两束辐射完全相等，传感器就接收到一束恒定通量的辐射，所以传感器只有DC响应，交流选频放大器的输出为零。
如果进入样品室的气体中含有CO2气体，可以吸收4.33μm的辐射，那么两束辐射的通量不相等，那么传感元件接收到交变辐射，那么选频放大器的输出就不为零。校准后，可根据输出信号估算CO2含量。
2.红外无损探伤仪
红外无损探伤仪可用于检查部件的内部缺陷，而不会对部件的结构造成任何损坏。比如检查两块金属板的焊接质量，用红外辐射探伤仪检查漏焊或漏焊非常方便；为了检测金属材料的内部裂纹，也可以使用红外探伤仪。
用红外辐射均匀照射金属板，利用金属对红外辐射的吸收与间隙(含有某种气体或真空)对红外辐射的吸收之差，可以检测出金属断口空间隙。
当红外辐射扫描仪通过金属板连续发射一定波长的红外光时，金属板另一侧的红外接收器也连续接收被金属板衰减的红外光。如果金属板内部没有断裂，红外接收器在辐射扫描仪的扫描过程中接收相同量的红外辐射；如果金属板内部有裂缝，则红外接收器在辐射扫描仪扫描裂缝时接收到的红外辐射值与其他地方不一致，可以利用图像形状技术显示金属板内部缺陷的形状。
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