紅外技術的現狀和未來

發表于：2012/6/15 15:41:23 標簽：
紅外線自1800年被發現以來，人們對她的研究從來沒有停止過，目前已經開發出了眾多的應用產品，從醫療、檢測、航空到軍事等領域，幾乎處處都能看到紅外的身影。但人們對她的研究仍然延續，時不時出現的新發明新應用，帶給我們驚訝與感嘆，人類對這座寶藏的開發還遠遠不夠，紅外產業還有廣闊的擴張空間！
紅外應用產品種類繁多，非一篇文章所能描述，本文僅選擇紅外熱像、紅外攝像、紅外通訊、紅外光譜儀、紅外傳感器等幾個比較大的領域做介紹。
紅外熱像儀
紅外熱像儀行業是一個發展前景非常廣闊的新興高科技產業，也是紅外應用產品中市場份額最大的一塊，在軍民兩個領域都有廣泛的應用。紅外熱像儀在現代戰爭條件下的衛星、導彈、飛機等軍事武器上獲得了廣泛的應用。同時，隨著非制冷紅外熱成像技術的生產成本大幅度降低，該產品的應用已延伸到了電力、消防、工業、醫療、安防等國民經濟各個部門。
過去國內市場一直由FLIR、FLUKE等國外知名企業占領。不過最近10年來，這個領域發生了可喜的變化，國內紅外熱像儀企業在產品技術、性能和質量等方面的改進，市場份額逐步擴大，涌現出了大立科技、昆明北方紅外、武漢高德、颯特紅外等知名企業，經過這幾年的發展，已經積累相當的技術力量。
目前國產產品在性能上已經和進口產品接近，但進口產品的價格高出國內產品50%以上。隨著紅外熱像儀在消防、電力、建筑等行業的擴張，國際民用紅外熱像儀行業迎來了市場需求的快速增長期。2004年全球民用紅外熱像儀及系統產量約為5萬臺，而2006年，僅FILR公司就取得了寶馬汽車公司為其新款7系列轎車配備的紅外熱像儀訂單，并獲得了美國政府35萬臺的出口許可申請。2006年全球民用紅外熱像儀的銷售額為16.3億美元，同比增長17.35%。
據美國著名高科技行業咨詢公司Maxtech International的預測，未來5年全球民用紅外熱像儀市場需求年均增長率將達到15%，到2012年，全球民用紅外熱像儀的市場需求將達到38.12億美元。由于國內經濟高速發展，中國紅外熱像儀市場的年均增長率可以達到20%，預計2011年中國民用紅外熱像儀市場的需求量可以達到9.95億元。以美國為例，2000年，美國紅外成像與紅外測溫系統的市場銷售總額為18.2億美元，比1999年增長了3%，預計到2008年，總的市場銷售額將達到28.2億美元，年綜合增長率達到6.5%。

“我國紅外熱像儀市場還處于起步階段，未來發展空間巨大。”中國光學學會常務理事兼秘書長倪國強先生在中國光電產業高層論壇上表示：在發達國家的軍用領域，紅外熱像儀已得到非常廣泛的配置，例如海灣戰爭中平均每個美國士兵配備1.7具紅外熱像儀。與發達國家相比，目前我國軍隊中紅外熱像儀的應用相對較少，其市場遠景需求量相當巨大。隨著高性能多色紅外焦平面以及智能靈巧型片上圖像處理技術的發展，預計這一比例還將繼續走高。
紅外攝像機

隨著北京奧運會、上海世博會、廣州亞運會等國內大型活動的增加，對安全的要求越來越嚴格，越來越多的場所需要24小時持續監控。紅外線在夜間監視的應用更加突出，不僅金庫、油庫、軍械庫、圖書文獻庫、文物部門、監獄等重要部門采用，而且也在一般監控系統中也被廣泛采用，甚至居民小區監控工程也應用了紅外線攝像機。帶動了紅外攝像市場持續升溫。
根據2006年的一份調查報告，相比紅外熱像儀，紅外攝像機的技術門檻不高，目前大部分國內市場被國內品牌占據，外國品牌只占據了一部分高端市場。從國內紅外攝像機分布來看，深圳最多，占總數的64%，與東莞、浙江形成了我國的三大產業基地。
我國的紅外攝像企業以生產、貿易為主，能夠自主創新的不多。未來提高自主研發能力將是發展的主要方向，只有這樣才能向全球擴張、賺取更高的利潤。
紅外通訊
傳統的紅外通訊應用主要在與家電和汽車防盜遙控器方面，由于調制技術、相關收發器技術的快速發展，紅外傳輸應用也發生了質的飛躍。1993年國際紅外線協會在美國成立，積極整合建立紅外傳輸的標準，極大地推動了紅外產品的發展。
2000年全球已有1．7億臺配有國際紅外線協會模組的電子產品進入市場，尤其在電子游戲機市場有極大的潛力。2001年，在信息收發模組方面，由于國際紅外線協會模組的價格已從早期的5美元降至2美元，國際大廠紛紛在亞太地區一些勞動力相對低廉的地方尋求加工場所，估計年產值將有1億多美元的規模，當時一些IC設計公司、系統與應用軟件廠商已積極投入應用產品的研究與生產，目前已經形成一定規模。
個人筆記本、PDA、數碼相機等產品的普及帶動了紅外傳輸的發展。國際紅外線協會1994年推出了1．0版紅外線資料交換標準，傳輸速度為115．2Kbps，目前的最大傳輸速度最大速率已達4Mbps以上。2006年，紅外無線技術已經有了龐大的用戶群。當時紅外數據通訊技術(IRDA)已擁有每年一億五千萬套的設備安裝量，并且它保持著每年40%的高速增長。網舟咨詢在近期發布的《無線短距離通訊技術市場研究報告》中認為，強勁的增長數字表現在全球范圍內廠商對于紅外通訊仍持有的樂觀態度，紅外通訊技術已被全球范圍內的眾多軟硬件廠商所支持和采用，目前主流的軟件和硬件平臺均提供對它的支持。手機市場上，各大主流廠商也早已在其產品中配套支持了紅外通訊技術。從當前的情況來看，紅外技術無論是從應用覆蓋度，技術成熟度和用戶接受度來說，都在各類無線通訊技術中處于領先地位。
在遙控器市場方面，市場研究機構Instat公司預測，2005年，全球應用于IrDA領域的8位控制器的單位出貨量將達到2.06億個，到2009年將達到3.73億個。據介紹，Zilog公司自1993年進入遠程控制市場以來，產品銷量以超過2.75億，2004年公司交付了大約4，000萬片的IrDA相關芯片。目前，公司的IrDA芯片的解決方案型號已超過12，000種，所服務的遙控器品牌也超過1，300種，客戶包括飛利浦、三星、索尼、Yamaha，東芝，微軟等。目前全球萬能紅外遙控器市場占到了70、80%的市場份額，特別是在歐美市場等。
紅外光譜儀
紅外光譜儀主要用于化學物理分析領域，可應用于各種物理化學實驗室、石油、農業、檢測等領域。按應用范圍可分為通用型紅外光譜儀和專用紅外光譜儀，按波長范圍分可分為近紅外光譜儀和遠紅外光譜儀，目前以近紅外光譜儀為主。現代近紅外光譜分析技術包括了近紅外光譜儀、化學計量學軟件和應用模型三部分。只有三者的完美結合才能達到高性能的要求。目前近紅外專用光譜儀器的研制及應用在國內已受到很多專家的關注，并已開發研制出一批適應國內分析對象的儀器及應用軟件。如，中國石油科學院的一批年輕學者在陸婉珍院士的帶領下，研制和開發出了有我國自主知識產權的近紅外專用光譜儀器及其在我國石油科學中應用的一些軟件；以北京農業大學嚴衍祿教授領導的“中國農業近紅外分析技術網絡系統”課題已完成，研制和開發了有自主知識產權的、適用于中國農業品品質的分析的軟件；相秉仁教授在中國藥科大學分析計算中心建立了Internet近紅外光譜分析虛擬建模中心，進行近紅外光譜分析的建模和數學模型維護等工作，并建立了一些中草藥近紅外分析的數學模型。
06年初，國家食品藥品監督管理局（SFDA）通過招標的方式訂購了總計超過300余臺進口傅立葉變換近紅外光譜儀。財政部當時加上后續的維護費，撥了共 5億人民幣的資金。假如能夠實現國產的話，可以節省一大筆外匯。我國目前的相關企業有聚光、英賢、大連依利特、東西電子、普析通用等，主要做低端產品，高端產品還無法和國外抗衡。
國產的通用型紅外光譜儀FT–IR主要是北分瑞利分析儀器公司引進的美國Analect公司技術生產的幾種不同型號的、不同檔次的產品，但是量很少。專用紅外光譜儀方面，近紅外光譜的一些專用紅外光譜儀在國內有較大的潛在市場，主要是在農業中農產品品質分析和石油化工中石油產品生產過程中質量控制及產品品質分析中有很大的市場。但是由于近紅外分析需要根據分析對象引入一些數學模型，分析對象不一樣，其數學模型也有所不同。因此，國外的近紅外專用光譜儀所帶的分析軟件（是根據國外的分析對象的數學模型設計的），并不一定適合于國內的分析對象，致使近年來引進的一些近紅外專用光譜儀器在國內并沒有發揮多大作用，加之國外近紅外專用光譜儀器價格又偏高，國內進口的近紅外專用光譜儀器并不多。
紅外傳感器
在實現遠距離溫度監測與控制方面，紅外溫度傳感器以其優異的性能，滿足了多方面的要求。在產品加工行業，特別是需要對溫度進行遠距離監測的場合，都是溫度傳感器大顯身手的地方。在食品行業紅外溫度可以在不被污染的的情況下實現食品溫度記錄，因此備受歡迎。光纖紅外傳感器還具有抗電磁和射頻干擾的特點，這為便攜式紅外傳感器在汽車行業中的應用又開辟了新的市場。
隨著紅外測溫技術的普遍應用，一種新型的紅外技術—智能（Smart）數字紅外傳感技術正在悄然興起。這種智能傳感器內置微處理器，能夠實現傳感器與控制單元的雙向通信，具有小型化、數字通信、維護簡單等優點。當前，各傳感器用戶紛紛升級其控制系統，智能紅外傳感器的需求量將會繼續增長，預計短期內市場還不會達到飽和。
另外，隨著便攜式紅外傳感器的體積越來越小，價格逐漸降低，在食品、采暖空調和汽車等領域也有了新的應用。比如用在食品烘烤機、理發吹風機上，紅外傳感器檢測溫度是否過熱，以便系統決定是否進行下一步操作，如停止加熱，或是將食品從烤箱中自動取出，或是使吹風機冷卻等。隨著更多的用戶對便攜式紅外溫度傳感器的了解，其潛在用戶正在增加。
由于紅外溫度傳感器在實現遠距離控溫及無接觸測溫等方面的優勢，使其產量每年以10％的速度增長。在1996年至1997年間，其產量從15.5萬只增長到23萬只；總銷售額也從2.3億美元增長到3億美元。2006年，市場銷售總額將達到5.576億美元，總產量將超過48.9萬只。
對于紅外傳感器的全球市場，第三世界國家將比歐美更加看好。雖然歐美很多工業國家加工業廣泛，但其市場以趨向飽和；而在中國以及拉美一些新興國家和地區，隨著其經濟的復蘇與發展，各國各地區紛紛加強工業化建設，加工廠不斷增多，紅外傳感器在該區域的銷量每年以2％～5％的速度增長，并且其市場銷量還處于增長趨勢。
目前，全球至少有25家較具規模的紅外傳感器生產商，其中居首位的是Raytek公司， 1999年Raytek公司的產品全球市場的20%，其中很大一部分產品是手持產品；Raytek還生產在線輻射溫度表和高性能的傳感器以適用于像冶金行業這樣溫度要求極高的環境。排行第二位的是Ircon，其市場占有率為17%，其產品主要面向高端用戶市場。排行第三位的是Land Infrared, 其市場占有率為15%，其主要產品是手持式及在線測量產品。

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