开篇概述 红外 感应 器 是一种能够探测环境中物体所发射或反射红外 辐射 的电子装置，通过将接收到的红外 信号 转化为电信号，从而实现对物体的检测、测距或测温等功能。本文从电磁波基础、物理机制、感应 器 分类、关键组件、典型电路 及 源码示例，以及在智能家居、工业自动化和医疗 监测 等领域的应用场景，循序展开分析，帮助读者在宏观和微观层面全面了解 红外 感应 器 的设计思想与实践要点。
红外 辐射 与 感应 器 基础
红外 辐射 本质
物体只要温度高于绝对零度，便会以电磁波形式向外辐射能量，波长主要集中在0.75 到 1000 μm 范围内，被统称为红外 线 (Wikipedia)。 根据普朗克 辐射 定律，波长 λ 与热辐射 强度和物体温度 T 存在密切关系，高温物体在较短 λ 处的辐射更强 (Zhihu)。 人体常温约 37 ℃，辐射峰值集中在 8～14 μm 区间，这是人体红外 感应 开关 及 被动 红外 传感 器 设计的核心依据 (Sohu)。
电磁波探测 原理
红外 感应 器 按主动 与 被动 两类划分：
主动 红外 感应 器 既发射红外 光，又接收反射 回波，可计算目标距离与存在性，适用于 近距离 测距 与 障碍 检测 (Kisi)。
被动 红外 感应 器（PIR）仅接收环境中物体 自身 辐射，常用于人体 运动 侦测 与 安防 报警 (Wikipedia)。
核心类型 与 工作 机制
热释电 型（PIR）探测
热释电 红外 感应 器 内部以热释电 陶瓷 作为敏感 元件，基于温度变化导致材料 偏极 化 异常，从而在电极间生成 微弱 电荷 (Murata)。 当人体或物体移动时，不同区域的热 辐射 强度发生突变，传感 器 将此变化 放大 并输出 方波 信号，经过 微控制 器 处理后即可判定运动 事件 (Sohu)。
光电 二极管 与 热电堆
光电型 红外 感应 器 借助特定材料（如 InGaAs、PbS）光电 导体探测近红外 波段，响应 快速，适合光谱 分析 与 遥感 测温 (Zhihu)。 热电堆 由多组 热电偶 串联组成，依赖塞贝克 效应，将温差转换为电压，灵敏度 较高，但 响应 时间 较长， 多用于 环境 温度 监测 与 热成像 (Hamamatsu Share)。
反射 与 阈值 判断
在 主动 红外 近距离 感应 中，发射 管（LED）持续照射 紅外 光，接收 管（光电二极管）探测反射 强度，若超过 设定 阈值，即可识别 前方 是否有物体 (Safe and Sound)。 此类模块多见于机器人避障、电梯门感应 和 自动水龙头 等场景 (EEAny News)。
关键组件 与 信号 流程
发射 与 接收
发射 元件：常用 940 nm 波长 红外 LED 。
接收 元件：包括光电二极管、光电三极管 与 集成 接收 模块。
聚光 透镜 与 滤光 片：提高 信噪比 和 选择性。
前端 信号 放大
微弱 信号 经 运放 放大，常见的 INA 和 差分 放大 器，输出 模拟 电压； 后端 数模 转换（ADC） 或 比较 器 将模拟 量化 为数字 信号。
MCU 处理
单片机（如 Arduino、STM32）读取 ADC 数据， 根据 时间 序列 变化 做 滤波、阈值 判定 与 防抖， 最终驱动 指示灯、报警或上报 总线 网络。
完整 源码 示例
以下以 Arduino UNO 及常见 模块 KY-026（主动 红外 障碍 避障）为例，展示全流程。
#define IR_RECEIVE_PIN A0
#define THRESHOLD 500 // 阈值根据环境调节
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(IR_RECEIVE_PIN, INPUT);
}
void loop() {
int sensorValue = analogRead(IR_RECEIVE_PIN);
Serial.print(`ADC: `); Serial.println(sensorValue);
if (sensorValue > THRESHOLD) {
Serial.println(`检测到障碍物`);
} else {
Serial.println(`未检测到障碍物`);
}
delay(200);
}
此示例中，analogRead 获取模拟 电压，经阈值 判定后输出状态信息，可直接在串口 监视 器查看效果。
典型 应用 场景
智能家居
灯光 自动控制、水龙头 感应、门窗 安全 报警， 提升 节能 与 用户 体验 (EEAny News, icgoo.net)。
工业 自动化
流水线 物体 检测、机械 手臂 避障， 保障 生产 安全 与 效率 (Kisi, Robocraze)。
医疗 监测
无接触 体温 测量、环境 温湿度 监控， 降低 交叉 感染 风险，提升 检测 便捷性 (Hamamatsu Share, Exertherm Blog)。
未来 发展 与 研究
微型 热电堆 与 MEMS 传感 器 的集成化 多光谱 成像 与 算法 优化 融合 物联网 边缘 计算 与 5G 通信 深度 协同
通过传感 器 微型化、低功耗 与 高精度 的持续突破， 红外 感应 器 将在 自动驾驶、智慧 医疗 及 智能 制造 等领域扮演日益关键 的角色。
（全文约 1600 字）