近年來，由于基于MEMS的獨立式熱隔離像素結構采用薄膜紅外吸收層，使得非制冷紅外傳感器取得了顯著進展。

　　人們利用紅外傳感技術開發了許多應用，例如熱成像、人體探測以及夜視等。對于紅外能量的量化，使用戶能夠確定目標的溫度以及熱行為。

　　紅外熱傳感和成像儀實現了被動、非侵入式的物體表面溫度測量，并能夠繪制其溫度分布圖譜。隨著物體表面溫度的升高，其輻射光譜的強度也會相應增強。這使我們可以通過遠程測量人體或目標物體發射出的能量來確定其溫度。紅外探測器主要分為兩類——紅外光子探測器和紅外熱探測器。

　　紅外光子探測器

　　紅外光子探測器利用材料和電子間的相互作用，吸收被測物體表面發出的紅外輻射。通過吸收電子產生的電能分布變化，輸出紅外探測信號。紅外光子探測器每個單元對入射輻射能量的吸收具有波長選擇性。紅外光子探測器具有完美的信噪比和快速響應性能。但是，紅外光子探測器的缺點是需要對其進行低溫冷卻。而冷卻要求，是基于半導體光子探測器的紅外系統獲得廣泛應用的主要障礙。因為這使得光子探測器紅外系統變得龐大、笨重、昂貴，而且使用不便。

　　紅外熱探測器

　　一直以來，高成本問題嚴重限制了消費類市場紅外系統的發展。紅外熱探測器優勢包括寬廣的波長響應范圍、無需冷卻、高溫穩定性、高信噪比以及較低的成本。紅外熱探測器主要分為熱釋電、熱電堆和微測輻射熱計。（注：本文暫不介紹微測輻射熱計，請參考：非制冷紅外焦平面探測器及其技術發展動態）

　　紅外熱釋電傳感器

　　熱釋電材料吸收熱輻射，在晶體材料間產生靜態電壓信號。但是，熱釋電材料在持續的紅外輻射下，其輸出的靜態電壓信號會減弱，需要對其進行周期性的刷新。熱釋電探測器可以實現大規模批量生產。它們憑借防盜系統和自動照明開關等應用，在消費類市場逐漸找到了切入口。熱釋電探測器也被應用于高性能氣體分析、火焰探測器等科學儀器。另一方面，對于靜態溫度測量應用，熱釋電探測器仍然相對比較昂貴，需要包含一些機械部件。

　　紅外熱電堆傳感器

　　根據塞貝克效應，在兩種不同材料的連接處，當它們的溫度有差異時，會在這兩種材料組成的閉環電路中產生電流。這種現象被廣泛應用于熱電偶的溫度測量。熱電堆或熱電陣列由許多熱敏元件組成，每個熱敏元件都是一根由兩種不同熱敏活性材料組成的細絲。當細絲兩端的溫度出現差異時，便在細絲兩端產生了電壓（熱張力）。熱接點集中在一個非常薄的共同吸收區，而冷節點位于一個周邊環繞高熱質量的散熱片上。

　　現代半導體技術實現了在幾平方毫米內，制造包含數百個熱電偶的紅外熱電堆傳感器。這種紅外傳感器因其微小的尺寸，而具有極高的靈敏度和極快的響應時間，而且由于應用了半導體規模生產和光刻技術，使其成本也較低。

　　電氣設備熱管理工程師們，長久以來一直享受著由數字溫度傳感IC帶來的便利。新款集成熱電堆紅外傳感器IC能夠提供相同便利的數字溫度測量結果，并進一步地降低了產品功耗、尺寸和成本，為其在消費類設備領域創造了市場機遇，例如醫療設備、辦公設備以及家用電器等。

　　什么是Grid-EYE

　　松下Grid-EYE的8 x 8熱電堆陣列紅外傳感器，開啟了其紅外陣列傳感器業務。Grid-EYE是一款64像素紅外攝像頭，采用一體化的緊湊SMD封裝。基于松下的MEMS技術，Grid-EYE包含一顆MEMS傳感器芯片、一顆數字ASIC（I2C接口）以及一款硅基鏡頭。

　　Grid-EYE紅外傳感器

　　Grid-EYE在一個8 x 8網格式布局內含有64個熱電堆元件，能夠在不接觸被測物體的前提下探測物體表面的絕對溫度。與傳統的傳感器不同，Grid-EYE采用了一款受專利保護的60°硅基鏡頭，該鏡頭在硅晶圓上通過刻蝕工藝制成，是市場上最小（高度低于0.3 mm）的鏡頭。所有這些技術的結合，使該款傳感器的封裝尺寸僅為11.6 mm x 8 mm x 4.3 mm。

　　含有64個熱電堆元件的Grid-EYE可以探測靜止和運動的人體

　　與單點熱電堆紅外傳感器和熱釋電傳感器相比，Grid-EYE不僅能夠探測移動的人體和物體，還能夠探測不動的人體和物體的出現和位置、運動方向以及精確的表面溫度，溫度測量范圍為- 20°C~+100°C。

　　基于MEMS技術的熱電堆陣列紅外傳感器

　　松下憑借Grid-EYE的寬溫度測量范圍，其噪聲等效溫差在室溫時，精度達到了+/- 0.08°C @ 1Hz。Grid-EYE熱電堆傳感元件協同陣列，能夠探測多個人體或物體在不同方向上的運動。近距離時，Grid-EYE甚至能夠探測人手的運動，實現簡單的手勢控制。

　　Grid-EYE紅外傳感器實現手勢控制

　　應用領域

　　許多紅外應用不需要完整的圖像信息，只需要從圖像中挖掘出的特定信息，例如位置、運動以及熱（或冷）物體的區域。面對這些非成像應用的新興市場，需要基于不同概念的傳統成像紅外焦平面陣列的紅外陣列傳感器。這里將討論熱成像系統應用的兩個主要門類：非活體目標和人體目標。

　　非活體目標

　　工廠機械設備、發電及配電設備、物料以及工藝生產制造出來的部件，它們的溫度和熱學性能，是生產制造過程中以及工廠維持安全和經濟有效運營的最重要因素。

　　突然出現的熱點能夠預示有缺陷的區域和連接點。應用熱成像技術進行溫度測量的原因之一，是熱成像測量無需接觸被測物體。熱成像技術可以作為一款診斷工具應用于電力傳輸系統中電氣接頭的檢測，也可以用于探測其它電氣裝置的熱狀況。它還可以應用于不同材料的具體特性評估。

　　人體目標

　　被動紅外傳感器針對即時進入或目標探測應用效果很好。但是，它們僅能感測運動中的人體或目標，這使它們能夠有條件地應用于建筑自動化和安防系統中。這些簡單的紅外傳感器具有傳統的局限性，因此不能應用于更先進的探測領域。例如，被動紅外傳感器無法感應不動的目標，它們不能精確地探測目標的運動方向，它們也不能獲得熱成像圖譜或者探測目標的溫度。所有這三個任務都是下一代智能自動化、安防系統、數字標識系統以及醫療成像應用的基本要素。

　　人體探測設計

　　熱電堆陣列傳感器能夠在保留探測對象隱私的前提下，提供粗略的追蹤功能。Basu和Rowe開發了一款低成本方法，在Grid-EYE傳感器的視場內，估算人員數量和他們的運動方向。對具有本地峰值計數功能的連接組件上應用支持向量機分類，他們估算即時進入人數的準確率超過了80%（《應用熱電堆陣列傳感器的運動追蹤和空間關系學》，2014，卡內基梅隆大學）。

　　利用Grid-EYE紅外傳感器估算即時進入房間的人數

　　Jeong、Yoon和Joung等人在2014年開發了一種更復雜的方法，他們利用Grid-EYE傳感器結合一種概率統計方法來確定人體目標，這種概率統計方法利用了多重前后成像處理技術。前處理和圖像分割提供基本結構，然后利用概率統計方法來計算圖中的熱標識為人體目標的概率。即使分割出來的人體圖像短暫消失了，他們提出的方法還能夠利用局部自適應閾值實現繼續追蹤。

　　智能建筑應用

　　智能建筑應用是信息物理系統的案例之一。大部分時間，這些應用需要不同類型的傳感器、網絡拓撲結構以及個性的配置，來滿足不同用戶的需求。利用Grid-EYE傳感器提供的即時進入信息，能夠幫助實現家居自動化和暖通系統的集成。Grid-EYE傳感器當然也可以應用于安防目的。即時進入監測、安防和建筑自動化是智能建筑的基本功能。房間的即時進入監測，能夠幫助建筑管理者實現暖通系統控制，由此實現可持續發展。Grid-EYE傳感器8 × 8二元矩陣中連接的組件，能夠告訴我們該傳感器周邊人員的數量（即時進入監測）。

　　Grid-EYE紅外傳感器的應用

　　對于安防應用，即時進入監測能夠監測非法入侵的發生，能夠即時觸發警報或者發送相關信息給屋主。對于家居自動化應用，它能夠用于暖通系統或者家用電器的開啟。

　　美國加州大學的Merced在2013年展示了一款基于Grid-EYE傳感器的系統，用于估算即時進入信息，使他們能夠基于房間進入人員的數量調整房間利用，從而有效的維持房間的溫度，通過這一方法每年能夠節約25%的能源。