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紅外技術(shù)的現(xiàn)狀和未來

發(fā)表于：2012/6/15 15:41:23 標(biāo)簽：
紅外線自1800年被發(fā)現(xiàn)以來，人們對她的研究從來沒有停止過，目前已經(jīng)開發(fā)出了眾多的應(yīng)用產(chǎn)品，從醫(yī)療、檢測、航空到軍事等領(lǐng)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(xù)，時(shí)不時(shí)出現(xiàn)的新發(fā)明新應(yīng)用，帶給我們驚訝與感嘆，人類對這座寶藏的開發(fā)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，紅外產(chǎn)業(yè)還有廣闊的擴(kuò)張空間！
紅外應(yīng)用產(chǎn)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(lǐng)域做介紹。
紅外熱像儀
紅外熱像儀行業(yè)是一個發(fā)展前景非常廣闊的新興高科技產(chǎn)業(yè)，也是紅外應(yīng)用產(chǎn)品中市場份額最大的一塊，在軍民兩個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。紅外熱像儀在現(xiàn)代戰(zhàn)爭條件下的衛(wèi)星、導(dǎo)彈、飛機(jī)等軍事武器上獲得了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，隨著非制冷紅外熱成像技術(shù)的生產(chǎn)成本大幅度降低，該產(chǎn)品的應(yīng)用已延伸到了電力、消防、工業(yè)、醫(yī)療、安防等國民經(jīng)濟(jì)各個部門。
過去國內(nèi)市場一直由FLIR、FLUKE等國外知名企業(yè)占領(lǐng)。不過最近10年來，這個領(lǐng)域發(fā)生了可喜的變化，國內(nèi)紅外熱像儀企業(yè)在產(chǎn)品技術(shù)、性能和質(zhì)量等方面的改進(jìn)，市場份額逐步擴(kuò)大，涌現(xiàn)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(yè)，經(jīng)過這幾年的發(fā)展，已經(jīng)積累相當(dāng)?shù)募夹g(shù)力量。
目前國產(chǎn)產(chǎn)品在性能上已經(jīng)和進(jìn)口產(chǎn)品接近，但進(jìn)口產(chǎn)品的價(jià)格高出國內(nèi)產(chǎn)品50%以上。隨著紅外熱像儀在消防、電力、建筑等行業(yè)的擴(kuò)張，國際民用紅外熱像儀行業(yè)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(tǒng)產(chǎn)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(jù)美國著名高科技行業(yè)咨詢公司Maxtech International的預(yù)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(dá)到15%，到2012年，全球民用紅外熱像儀的市場需求將達(dá)到38.12億美元。由于國內(nèi)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，中國紅外熱像儀市場的年均增長率可以達(dá)到20%，預(yù)計(jì)2011年中國民用紅外熱像儀市場的需求量可以達(dá)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(tǒng)的市場銷售總額為18.2億美元，比1999年增長了3%，預(yù)計(jì)到2008年，總的市場銷售額將達(dá)到28.2億美元，年綜合增長率達(dá)到6.5%。

“我國紅外熱像儀市場還處于起步階段，未來發(fā)展空間巨大?！敝袊鈱W(xué)學(xué)會常務(wù)理事兼秘書長倪國強(qiáng)先生在中國光電產(chǎn)業(yè)高層論壇上表示：在發(fā)達(dá)國家的軍用領(lǐng)域，紅外熱像儀已得到非常廣泛的配置，例如海灣戰(zhàn)爭中平均每個美國士兵配備1.7具紅外熱像儀。與發(fā)達(dá)國家相比，目前我國軍隊(duì)中紅外熱像儀的應(yīng)用相對較少，其市場遠(yuǎn)景需求量相當(dāng)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(shù)的發(fā)展，預(yù)計(jì)這一比例還將繼續(xù)走高。
紅外攝像機(jī)

隨著北京奧運(yùn)會、上海世博會、廣州亞運(yùn)會等國內(nèi)大型活動的增加，對安全的要求越來越嚴(yán)格，越來越多的場所需要24小時(shí)持續(xù)監(jiān)控。紅外線在夜間監(jiān)視的應(yīng)用更加突出，不僅金庫、油庫、軍械庫、圖書文獻(xiàn)庫、文物部門、監(jiān)獄等重要部門采用，而且也在一般監(jiān)控系統(tǒng)中也被廣泛采用，甚至居民小區(qū)監(jiān)控工程也應(yīng)用了紅外線攝像機(jī)。帶動了紅外攝像市場持續(xù)升溫。
根據(jù)2006年的一份調(diào)查報(bào)告，相比紅外熱像儀，紅外攝像機(jī)的技術(shù)門檻不高，目前大部分國內(nèi)市場被國內(nèi)品牌占據(jù)，外國品牌只占據(jù)了一部分高端市場。從國內(nèi)紅外攝像機(jī)分布來看，深圳最多，占總數(shù)的64%，與東莞、浙江形成了我國的三大產(chǎn)業(yè)基地。
我國的紅外攝像企業(yè)以生產(chǎn)、貿(mào)易為主，能夠自主創(chuàng)新的不多。未來提高自主研發(fā)能力將是發(fā)展的主要方向，只有這樣才能向全球擴(kuò)張、賺取更高的利潤。
紅外通訊
傳統(tǒng)的紅外通訊應(yīng)用主要在與家電和汽車防盜遙控器方面，由于調(diào)制技術(shù)、相關(guān)收發(fā)器技術(shù)的快速發(fā)展，紅外傳輸應(yīng)用也發(fā)生了質(zhì)的飛躍。1993年國際紅外線協(xié)會在美國成立，積極整合建立紅外傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)，極大地推動了紅外產(chǎn)品的發(fā)展。
2000年全球已有1．7億臺配有國際紅外線協(xié)會模組的電子產(chǎn)品進(jìn)入市場，尤其在電子游戲機(jī)市場有極大的潛力。2001年，在信息收發(fā)模組方面，由于國際紅外線協(xié)會模組的價(jià)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(qū)一些勞動力相對低廉的地方尋求加工場所，估計(jì)年產(chǎn)值將有1億多美元的規(guī)模，當(dāng)時(shí)一些IC設(shè)計(jì)公司、系統(tǒng)與應(yīng)用軟件廠商已積極投入應(yīng)用產(chǎn)品的研究與生產(chǎn)，目前已經(jīng)形成一定規(guī)模。
個人筆記本、PDA、數(shù)碼相機(jī)等產(chǎn)品的普及帶動了紅外傳輸?shù)陌l(fā)展。國際紅外線協(xié)會1994年推出了1．0版紅外線資料交換標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速度為115．2Kbps，目前的最大傳輸速度最大速率已達(dá)4Mbps以上。2006年，紅外無線技術(shù)已經(jīng)有了龐大的用戶群。當(dāng)時(shí)紅外數(shù)據(jù)通訊技術(shù)(IRDA)已擁有每年一億五千萬套的設(shè)備安裝量，并且它保持著每年40%的高速增長。網(wǎng)舟咨詢在近期發(fā)布的《無線短距離通訊技術(shù)市場研究報(bào)告》中認(rèn)為，強(qiáng)勁的增長數(shù)字表現(xiàn)在全球范圍內(nèi)廠商對于紅外通訊仍持有的樂觀態(tài)度，紅外通訊技術(shù)已被全球范圍內(nèi)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(jī)市場上，各大主流廠商也早已在其產(chǎn)品中配套支持了紅外通訊技術(shù)。從當(dāng)前的情況來看，紅外技術(shù)無論是從應(yīng)用覆蓋度，技術(shù)成熟度和用戶接受度來說，都在各類無線通訊技術(shù)中處于領(lǐng)先地位。
在遙控器市場方面，市場研究機(jī)構(gòu)Instat公司預(yù)測，2005年，全球應(yīng)用于IrDA領(lǐng)域的8位控制器的單位出貨量將達(dá)到2.06億個，到2009年將達(dá)到3.73億個。據(jù)介紹，Zilog公司自1993年進(jìn)入遠(yuǎn)程控制市場以來，產(chǎn)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(guān)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(wù)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(xué)物理分析領(lǐng)域，可應(yīng)用于各種物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、石油、農(nóng)業(yè)、檢測等領(lǐng)域。按應(yīng)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(yuǎn)紅外光譜儀，目前以近紅外光譜儀為主。現(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)包括了近紅外光譜儀、化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件和應(yīng)用模型三部分。只有三者的完美結(jié)合才能達(dá)到高性能的要求。目前近紅外專用光譜儀器的研制及應(yīng)用在國內(nèi)已受到很多專家的關(guān)注，并已開發(fā)研制出一批適應(yīng)國內(nèi)分析對象的儀器及應(yīng)用軟件。如，中國石油科學(xué)院的一批年輕學(xué)者在陸婉珍院士的帶領(lǐng)下，研制和開發(fā)出了有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的近紅外專用光譜儀器及其在我國石油科學(xué)中應(yīng)用的一些軟件；以北京農(nóng)業(yè)大學(xué)嚴(yán)衍祿教授領(lǐng)導(dǎo)的“中國農(nóng)業(yè)近紅外分析技術(shù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”課題已完成，研制和開發(fā)了有自主知識產(chǎn)權(quán)的、適用于中國農(nóng)業(yè)品品質(zhì)的分析的軟件；相秉仁教授在中國藥科大學(xué)分析計(jì)算中心建立了Internet近紅外光譜分析虛擬建模中心，進(jìn)行近紅外光譜分析的建模和數(shù)學(xué)模型維護(hù)等工作，并建立了一些中草藥近紅外分析的數(shù)學(xué)模型。
06年初，國家食品藥品監(jiān)督管理局（SFDA）通過招標(biāo)的方式訂購了總計(jì)超過300余臺進(jìn)口傅立葉變換近紅外光譜儀。財(cái)政部當(dāng)時(shí)加上后續(xù)的維護(hù)費(fèi)，撥了共 5億人民幣的資金。假如能夠?qū)崿F(xiàn)國產(chǎn)的話，可以節(jié)省一大筆外匯。我國目前的相關(guān)企業(yè)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(chǎn)品，高端產(chǎn)品還無法和國外抗衡。
國產(chǎn)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(jìn)的美國Analect公司技術(shù)生產(chǎn)的幾種不同型號的、不同檔次的產(chǎn)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(nèi)有較大的潛在市場，主要是在農(nóng)業(yè)中農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)分析和石油化工中石油產(chǎn)品生產(chǎn)過程中質(zhì)量控制及產(chǎn)品品質(zhì)分析中有很大的市場。但是由于近紅外分析需要根據(jù)分析對象引入一些數(shù)學(xué)模型，分析對象不一樣，其數(shù)學(xué)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(jù)國外的分析對象的數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)的），并不一定適合于國內(nèi)的分析對象，致使近年來引進(jìn)的一些近紅外專用光譜儀器在國內(nèi)并沒有發(fā)揮多大作用，加之國外近紅外專用光譜儀器價(jià)格又偏高，國內(nèi)進(jìn)口的近紅外專用光譜儀器并不多。
紅外傳感器
在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離溫度監(jiān)測與控制方面，紅外溫度傳感器以其優(yōu)異的性能，滿足了多方面的要求。在產(chǎn)品加工行業(yè)，特別是需要對溫度進(jìn)行遠(yuǎn)距離監(jiān)測的場合，都是溫度傳感器大顯身手的地方。在食品行業(yè)紅外溫度可以在不被污染的的情況下實(shí)現(xiàn)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(diǎn)，這為便攜式紅外傳感器在汽車行業(yè)中的應(yīng)用又開辟了新的市場。
隨著紅外測溫技術(shù)的普遍應(yīng)用，一種新型的紅外技術(shù)—智能（Smart）數(shù)字紅外傳感技術(shù)正在悄然興起。這種智能傳感器內(nèi)置微處理器，能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器與控制單元的雙向通信，具有小型化、數(shù)字通信、維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前，各傳感器用戶紛紛升級其控制系統(tǒng)，智能紅外傳感器的需求量將會繼續(xù)增長，預(yù)計(jì)短期內(nèi)市場還不會達(dá)到飽和。
另外，隨著便攜式紅外傳感器的體積越來越小，價(jià)格逐漸降低，在食品、采暖空調(diào)和汽車等領(lǐng)域也有了新的應(yīng)用。比如用在食品烘烤機(jī)、理發(fā)吹風(fēng)機(jī)上，紅外傳感器檢測溫度是否過熱，以便系統(tǒng)決定是否進(jìn)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(fēng)機(jī)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控溫及無接觸測溫等方面的優(yōu)勢，使其產(chǎn)量每年以10％的速度增長。在1996年至1997年間，其產(chǎn)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(dá)到5.576億美元，總產(chǎn)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(yè)國家加工業(yè)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(qū)，隨著其經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇與發(fā)展，各國各地區(qū)紛紛加強(qiáng)工業(yè)化建設(shè)，加工廠不斷增多，紅外傳感器在該區(qū)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(guī)模的紅外傳感器生產(chǎn)商，其中居首位的是Raytek公司， 1999年Raytek公司的產(chǎn)品全球市場的20%，其中很大一部分產(chǎn)品是手持產(chǎn)品；Raytek還生產(chǎn)在線輻射溫度表和高性能的傳感器以適用于像冶金行業(yè)這樣溫度要求極高的環(huán)境。排行第二位的是Ircon，其市場占有率為17%，其產(chǎn)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(chǎn)品是手持式及在線測量產(chǎn)品。

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