红外传感器是将红外辐射能转换成电能的一种光敏元件，根据具体工作原理的不同，可分为光子型和热释电型两种。热释电红外传感器是利用红外辐射的热效应引起元件本身的温度变化来实现某些参数的检测的，其探测率、响应速度都不如光子型传感器。但由于其可在室温下使用，灵敏度与波长无关，所以应用领域很广。利用铁电体热释电效应的热释电型红外传感器灵敏度很高，获得了广泛应用。

热释电效应某些绝缘物质受热时，随着温度的上升，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷。这种由于热变化而产生的电极化现象称为热释电效应。热释电效应在近十年被用于热释电红外传感器中。能产生热释电效应的晶体称为热释电体，又称为热电元件。热电元件常用的材料有单晶、压电陶瓷及高分子薄膜等。

热释电红外传感器的结构热释电红外传感器由以下四个主要部分构成：①构成电路的铝基板、场效应晶体管（FET）；②具有热释电效应的陶瓷材料；③ 限制入射红外波长的窗口材料；④ 外壳TO—5型管帽和管座。

由于热释电红外传感器中电容的电流发生器输出阻抗高，且输出电压信号又极其微弱，故在管内的敏感转换元件FET上加一层黑色氧化膜以提高其转换效率。在负载电阻上并联一个放大器及厚膜电阻，以达到阻抗变换的目的。在管壳的顶部设有滤光镜（TO一5封装），而树脂封装的则设在侧面。

红外组合件的构造由于探测器元件单独使用时，存在着探测距离较短、获得的信号后续电路不易处理的不足，所以目前多选用红外组合件来探测。红外组合件由热释电红外传感器、透镜、测量转换电路和密封管壳构成。透镜可以扩大探测范围，提高测量的灵敏度；测量转换电路可以完成滤波、放大等信号处理过程；密封管壳能防止因外界噪声引起的错误动作。这种组合件体积小、成本低、功能多样，所以应用广泛。

滤光镜材料在热释电红外传感器的窗口上装有不同材料的滤光镜，阻止不需要的红外线进入传感器。一般热释电红外传感器在0．2～20um光谱范围内的灵敏度比较好，不受可见光影响。由于不同的检测要求（如医学或气体成分分析等）光谱响应范围不同，因此可选择不同材料的滤光镜使其满足不同场合需求。

热释电红外传感器使用时，一般前级需要先用菲涅尔透镜滤光，后级接带通放大器，放大器的中心频率一般取1．2Hz左右，放大器带宽对灵敏度、可靠性的影响比较大。使用时要根据具体要求来合理选择。

物联网中可以大量使用红外传感器（也叫红外感应器）来实现物体信息的获取，尽管目前尚未研发生产出成熟的产品，但是红外传感器已经有很多成熟的应用领域，可以借鉴。以热释电红外传感器为核心构成的热释电红外开关，在民用领域可作为蜂鸣器、白炽灯、烘干机、自动门、和自动洗手池等装置的自动感应开关，特别适用于工矿企业、高档酒店、大型商场等区域。

此外，热释电红外传感器还可用于遥感、制导、夜视、主动雷达、热成像、气体分析、辐射计、测温等军事和工业场合。比如在2008年5．12汶川特大地震救援过程中，就使用了红外传感器实现无光条件下（夜间和阴雨天）灾区照片的拍摄，为救援工作提供了帮助。红外传感器价格经济、测量电路简单、常温下可使用、非接触式测量、精度较高等优点决定了其在物联网中具有广泛的应用前景。

在物联网中可以使用红外传感器获取物品信息，使用电子标签记录、实现物品的精确定位。比如用红外传感器检测超市货架是否具有足够的商品待售，当检测到货物不足时，通过后续信号处理、滤波、放大，驱动扬声器提醒超市工作人员及时补货。

特别是在物联网消费电子电器产品中，热释电红外传感器具有极其广泛的应用前景。目前用得最多的是检测物品有无，实现自动控制。红外传感器已广泛用于防盗报警系统中，市场上有成熟的商品。一个典型的周界入侵检测报警系统本身就是一个物联网在安全方面的应用，比如上海浦东机场入侵检测系统，就是一个小型的物联网，其中使用了大量的红外传感器，作为智能节点，获取周边信息，与其他类型传感器采集得到的信息一起准确及时地提供给中央处理系统进行信息融合，作为自动控制决策的依据。国外已有把热释电传感器安装在售货机上，当有人接近时，机器可以说话，实现自动销售，我们也可以借鉴应用。再比如可以把红外传感器安装在工厂危险性机械系统上，能够进行非接触测量，当超过预定的安全距离时给出警示，防止人太靠近造成危险，保护工人健康、实现安全生产，节约生产成本。

我国传感器产业化水平落后10年 五大矛盾亟待破解
 

长期以来，我国传感器产业化未能受到高度重视，与市场需求和作用不相适应，企业均处于小规模生产阶段，存在工艺老化、结构不合理等问题，缺乏产业化生产的基础条件。核心技术与产品停留在实验室或小批量生产的初级阶段，难以形成和产生规模经济效益。在国内已有的1700多家企业、大专院校、科研机构中，都有不同程度的研发、小批量生产制造传感器产品。由于非专业型、非主流产品的企业比例较高，产值相对较低，重视程度不够，因此，产值过亿的企业仅占总数的5%，产品种类齐全的专业厂家不足3%。与国外相比，在产品品质、工艺水平、生产装备、企业规模、市场占有率和综合竞争能力等方面存在较大差距。

新品研制仍落后近10年，而产业化水平落后10-15年。目前我国敏感元件与传感器大约有60%依赖进口，核心芯片约80%以上依赖进口，物联网中使用的MEMS 传感器几乎全部依赖进口。致使我国持续增长的庞大市场被国外长期控制与垄断，不仅造成经济利益的损失，而且对于国家政治、经济、军事等信息安全造成严重影响和威胁。同时，严重制约和影响我国物联网、大数据、云计算、“互联网+”，乃至智慧城市，特别是军工与武器装备水平的整体发展与提高，现实问题与矛盾尤为突出。

此外，我国在国家战略规划和产业政策上没有提到相应高度予以足够的重视和扶持培育，资源配置偏离行业发展，政策关注度不够也是传感器产业化与国际相比存在较大的差距的主要原因之一。长此已久，使得产业分散、规模偏小、缺少龙头企业带动和领军人才的引领作用，产业链不完整，产业融合与聚集度不高，产业空心化加重，与发达国家相比存在较大差距。

问题与矛盾突出，阻碍产业发展

第一，资源匹配和关注度不够，贷款难、融资成本高的问题长期存在。整体技术装备落后，自动化生产与检测水平较低，其生产过程被称为制造“工业工艺品”产品质量差。而工艺技术装备的投资需求较大，企业无力进行技术改造和设备能力提升。直接影响科研和生产工艺技术整体能力提高，严重影响产业化进程。

第二，科技成果转化难度较大，科技研发与产业生产脱节。技术创新资源在科研院所，不在企业手中，企业自主创新能力不够，形成的科技成果转化缺乏转化的通道和桥梁，成果和产业化形成两张皮，实际应用水平较低，科研成果与产业化结合机制和体系不够健全，产业发展后劲不足和持续性不够。

第三，人才流动导向偏离，缺乏领军人物影响力和示范带动作用。一是基础理论研究和技术开发科研人员偏少，二是人才培养的专业化、批量化、实用性与传感器产业化偏离较大，三是人才的流向不能流入传感器这样的中小企业，人才的聚集度不高，缺乏领军人才的培育和和优秀企业家引领作用的发挥。

第四，产业政策扶持力度不够，企业税费负担过重。传感器产业技术含量较高，人才、技术密集，开发成本大于其他行业，企业负担过重，在同等高科技中享有税收等政策较少，企业规模小，各项产业政策扶持条件适应性不够，难于获得项目资金支持;

第五，长期受到进口产品冲击，市场公平性秩序混乱和壁垒太高。成熟领域配套市场长期被国外垄断和挤压，导致国内企业在生产规模、品种、质量、价格缺乏竞争优势，市场反应速度，个性化服务能力不足，缺少规模效应和拉动作用。此外，市场推广与产品销售成本过大，约束条件和要求过多，准入门槛偏高，也是进入良性循环的制约因素。

营造“双生态”产业环境，促进多技术融合及协同发展

业内普遍认为，受市场垄断和技术封锁的制约，传感器产业化发展要想从发达国家获取核心技术和关键工艺是不可能的，需要产业与行业发展的顶层设计，制定出国家层面的统筹规划和战略性政策予以扶持。

具体建议内容为以下基本原则和措施：

第一，提升战略地位，加强统筹规划，把传感器定为“国家产业发展重点目标”，列为“国家战略”项目，在十三五规划中列为重点支持，优先发展的内容。设立“传感器产业化发展专项资金”，激励中小企业发展专业性强、有特色、有特长技术与产品，鼓励并推动中小企业朝着产业化方向发展。

第二，搭建并促进由政府、大学、科研院所、企业共同建立的国家、行业技术研发、检测和标准知识产权公共服务平台。建立传感器标准委员会，制定传感器标准体系，加快标准建设。推动并联合企业、大专院校、科研院所、行业协会、支撑机构，成立产业联盟。

第三，打造良好的传感器产业生态环境，创建中国国际传感器产业园。优化产业发展环境，形成行业资源优势互补，促进产学研结合，创造上下游整合契机。通过产业聚集、整合、并购，在国内产业优势突出和相对集中地区，打造技术、产品特色明确，产业链完整、具有国际化市场能力的国际传感器产业园——中国‘传感谷’。形成常态化支持与服务和政、产、学、研、用、服六维一体的产业结构完整的功能，以实现产业聚集和规模效应，形成产业链完备、结构合理、具有国际影响力和年产值规模的产业聚集区，促进产业化发展及行业整体能力提升。其目的就是使创新真正发挥效能，使产业真正形成特色，使地区具有国际化竞争的品牌和优势，树立起国际化市场的理念，立足国际化市场，把地区建设成为具有国际化优势与特色的地区名片。