2018年中國紅外熱成像儀行業主要應用領域、行業格局及行業前景發展分析[圖]

紅外熱成像儀王密 2019-07-31 05:39 來源：智研咨詢

紅外熱像科技在軍民兩方面都有應用，最開始起源于軍用，逐漸轉為民用。在民用中一般叫熱像儀，主要用于研發或工業檢測與設備維護中，在防火、夜視以及安防中也有廣泛應用。

熱像儀是利用紅外探測器和光學成像物鏡接收被測目標的紅外輻射能量，并將能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應。通俗地講熱像儀就是將物體發出的不可見紅外能量轉變為可見的熱圖像。熱圖像的上面的不同顏色代表被測物體的不同溫度

一、分類

全球僅有美國、法國、以色列、中國等少數國家掌握非制冷紅外探測器核心技術。紅外探測器的設計、生產及研發涉及到材料、集成電路設計、制冷和封裝等多個學科，技術難度很大。

紅外探測器可以分為制冷型探測器和非制冷型探測器：制冷型紅外探測器工作時需要利用制冷機將溫度制冷到零下170到200度左右，而非制冷型紅外探測器可在室溫下工作，無需低溫制冷。由于需要低溫制冷工作，制冷型紅外探測器應用場合受限。在軍用領域，非制冷型紅外探測器不僅能夠取代部分制冷型應用，還能應用于諸多制冷型紅外探測器受限的場合，比如單兵裝備等。而在民用領域，非制冷型紅外探測器更是有著廣闊的應用前景。

紅外探測器分類及特點分析

-	非制冷型紅外探測器	制冷型紅外探測器
工作原理	利用紅外輻射的熱效應來檢測紅外輻射	基于敏感材料吸收紅外輻射后產生的光電效應，探測單位吸收光子后發生電子狀態的改變，從而引起內關電效應和外光電效應等光子效應
優點	體積小、可在室外溫下工作	靈敏度高、探測距離遠、響應速度快、性能穩定
缺點	靈敏度較低，觀測距離較短，響應速度較慢	需在液氮低溫環境工作，需家裝制冷裝置，設備消耗大、昂貴
應用場景	可以滿足一般軍事需求及大部分民用需求	主要應用于航天、艦船等高端領域
產品分類	側輻射熱計、熱釋電探測器、熱點堆探測器、二極管型測器、熱電容型探測器等，其中側輻射熱計。熱釋電探測器的研制和應用最為廣泛	光導型探測器、光伏探測器、肖特基勢壘探測器、量子陷探測器

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二、應用領域

紅外熱成像儀最早運用在軍事領域：紅外熱成像儀能在完全黑暗的環境下探測到物體，即使在有煙霧、粉塵的情況下也不需要可見光光源，因此可以全天候使用。紅外熱成像儀以被動的方式探測物體發出的紅外輻射，比其他帶光源的主動成像系統更具有隱蔽性。由于紅外熱成像具有隱蔽性好、抗干擾性強、目標識別能力強、全天候工作等特點，所以被應用于軍事偵察、監視和制導等方面，在武器裝備中得到廣泛應用。

紅外成像在軍用領域應用

陸地武器	應用	坦克、裝甲車等軍用車輛的夜視
	功能特點	提高戰場煙幕和夜間環境下的識別能力
	實例	海灣戰爭中僅美軍第7團在地面戰斗中使用的坦克中，至少有500輛配有熱像儀作為夜視器材
個人攜帶式武器裝備	應用	反坦克個人攜帶式武器，單兵夜視裝備
	功能特點	反坦克個人攜帶式武器可實現發射后自主選擇目標，單兵夜視裝備可讓士兵擁有全天候作戰能力
	實例	美軍在伊拉克戰爭中平均每個士兵擁有1.7具紅外熱成像儀產品
飛行武器	應用	飛機和導彈武器
	功能特點	用于偵查、監視、導航和地面目標攻擊等，兼具晝夜作戰能力和選擇目標后的自動跟蹤功能
	實例	在伊拉克戰爭中，美軍的20多種固定翼飛機和直升機均裝備了先進前視紅外目標導引
海軍艦艇	應用	艦載紅外成像可分為夜間識別和射擊指揮兩大系統，用于識別、跟蹤低空導彈
	功能特點	可以自動搜索、捕獲和跟蹤目標，并向控制臺中心計算機提供目標方位和俯仰數據，從海面、島嶼和水平背景中將導彈識別出來
	實例	法國SMS搜索光電詭桿、美國德TISS熱成像傳感系統、以色列MSIS多傳感器穩定組合系統、德國的MSP系統等均有先進艦載紅外熱成像產品

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軍用紅外產品從上世紀70-80年代起就逐步應用于海陸空戰場上，經過多年的技術迭代及產品換代，目前紅外產品在美國、法國等發達國家軍隊的普及率較高，市場趨于穩定。同時，西方發達國家對于紅外成像采取嚴格的技術封鎖及產品禁運政策，也制約了全球軍品市場規模的大幅增長。目前全球軍用紅外市場規模約為92.5億美元，預計到2023年提升至108億美元。

2014-2018年全球軍用紅外市場規模

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目前國際軍用紅外熱成像儀市場主要被歐美發達國家企業主導占據。因各國保持高度軍事敏感性，限制或禁止向國外出口，大部分市場集中在歐美地區。據調查統計，全球軍用紅外熱成像儀系統市場中，北美占50%，歐洲占18%，亞洲地區目前市場份額占12%。

2018年全球軍用紅外熱像儀區域占比

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隨著非制冷紅外熱成像技術的發展，以及新型封裝技術帶來的產品成本下降，紅外熱像儀在民用領域得到廣泛的應用，電力、建筑、執法、消防、車載等新應用領域正在不斷擴大。

目前全球民用紅外市場規模約為50億美元，非制冷民用紅外市場規模為29億美元，預計2024年將達到44億美元。

2014-2018年全球民用紅外市場規模

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二、行業格局

我國從事紅外成像探測器科研生產的單位可以分為科研院所和企業兩部分。國內科研院所如上海技術物理研究所、中國電子科技集團公司第十一研究所和昆明物理研究所主要從事制冷光子型焦平面探測器技術開發，并不從事非制冷紅外成像芯片技術開發。企業方面，國內從事非制冷紅外技術產品研制、生產和經營的單位大部分研發能力弱，品牌影響力小，許多企業是國外產品的代理商或系統集成商，近5年我國非制冷紅外焦平面探測器技術進步較大，擁有非制冷紅外探測器自主研發生產能力的企業主要包括睿創微納、高德紅外、大立科技等。

國內外紅外探測器行業主要企業

公司	產品	應用領域
FLIR	非制冷紅外探測器、機芯、整機和系統；制冷機芯、整機和系統	熱成像、態勢感知與安防領域，主要包括記載于地面監視、狀態監控、導航、娛樂、生產工藝控制、搜索救援、禁毒、邊境與海事巡邏、環境監控，以及化工、生物、放射、核能與易爆物威脅檢測等
ULIS	非制冷紅外探測器	安防、測溫、國防、戶外休閑等傳統領域，并致力于開拓智能建筑、道路安全級汽車輔助駕駛等新興領域
高德紅外	紅外焦平面探測器、紅外熱像整機及以紅外熱成像為核心的綜合光電系統、新型完整武器系統	國防安全、執法搜救、溫度測量、熱像視覺、輔助駕駛等
大立科技	非制冷紅外焦平面探測器、紅外熱成像儀以及熱成像技術為核心的光電系統和巡檢機器人等	電力智能檢測、石油石化、海洋海事、檢驗疫苗、森林防火、警用觀察、軌道交通等
北方廣微	非制冷紅外探測器和機芯組件	軍用裝備、電力、石化、冶金、建筑、消防、公共安全級交通夜視等
睿創微納	非制冷紅外探測器、機芯及整機產品	工業測溫、安防監控、汽車駕駛、可穿戴設備、醫療救援、物聯網

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三、行業發展趨勢

1、技術創新向小像元間距、晶圓級封裝、ASIC集成等方向發展

當前業內較多采用將晶圓切割為單個芯片后進行封裝，隨著晶圓級封裝、3D封裝的逐步成熟，未來可實現先整體封裝后進行切割的封裝工藝，新的封裝工藝能夠大大提高規模效應和生產效率，有效降低封裝成本。近年個別廠商率先研發出采用ASIC芯片集成方式替代PCB電路板級元器件集成，顯著減小了成像模組尺寸，降低了量產成本。未來，隨著采用ASIC集成方式的產品量產，規模化效應凸顯，更多的業內廠商將會采用此種技術。

2、新興民用領域需求快速增長

國際市場上，新興經濟體的快速發展，紅外熱成像儀成為民用領域的重要消費市場，紅外熱成像儀可以應用于新興經濟體中基礎設施建設、城市管理、工業生產、交通管控以及資源勘探的領域，需求廣闊；在國內市場上，隨著我國經濟結構調整與經濟持續增長，紅外熱成像儀將在工業現代化進程中發揮更大的作用，例如應用于現代化工業生產中的工業檢測、生產制造管理、電氣自動化等領域，以及未來城市建設中的城市監控、檢驗檢疫、消防安保等領域。

3、“國產化”成為未來趨勢

由于非制冷焦平面探測器在軍事方面的諸多應用，美國對中國一直實行嚴格的禁運措施。美國廠商在中國大陸僅出售熱成像儀整機，或者在分辨率、幀頻等方面有限制條件的機芯組件。法國的探測器可以對中國出口，但實施最終用戶許可制度，并且在高端產品嚴格限制。國內過去主要在高校等研究機構進行一些材料、傳感器和讀出電路技術相關研究，目前已經實現國產化批量供貨，“國產化”成為未來的發展趨勢。

本文采編：CY337

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