Kilde: Ulink Media
I tiden efter epidemien mener vi, at infrarøde sensorer er uundværlige hver dag. Når vi pendler, skal vi gennemgå temperaturmålinger igen og igen, før vi kan nå vores destination. Da temperaturmåling med et stort antal infrarøde sensorer faktisk har mange vigtige roller. Lad os derefter se nærmere på den infrarøde sensor.
Introduktion til infrarøde sensorer
Alt over det absolutte nulpunkt (-273°C) udsender så at sige konstant infrarød energi til det omgivende rum. En infrarød sensor er i stand til at mærke objektets infrarøde energi og omdanne den til elektriske komponenter. Den infrarøde sensor består af et optisk system, et detektionselement og et konverteringskredsløb.
Optiske systemer kan opdeles i transmissionstyper og reflektionstyper i henhold til forskellige strukturer. Transmission kræver to komponenter, en transmitterende infrarød og en modtagende infrarød. Reflektoren behøver derimod kun én sensor for at indsamle den ønskede information.
Detektionselementet kan opdeles i et termisk detektionselement og et fotoelektrisk detektionselement i henhold til deres funktionsprincip. Termistorer er de mest anvendte termistorer. Når termistorer udsættes for infrarød stråling, stiger temperaturen, og modstanden ændres (denne ændring kan være større eller mindre, fordi termistorer kan opdeles i en termistor med positiv temperaturkoefficient og en termistor med negativ temperaturkoefficient), som kan omdannes til et elektrisk signal via konverteringskredsløbet. Fotoelektriske detektionselementer anvendes almindeligvis som lysfølsomme elementer, normalt lavet af blysulfid, blyselenid, indiumarsenid, antimonarsenid, kviksølv-cadmium-tellurid-ternære legeringer, samt materialer dopet med germanium og silicium.
I henhold til de forskellige signalbehandlings- og konverteringskredsløb kan infrarøde sensorer opdeles i analog og digital type. Signalbehandlingskredsløbet i den analoge pyroelektriske infrarøde sensor er et felteffektrør, mens signalbehandlingskredsløbet i den digitale pyroelektriske infrarøde sensor er et digitalt chip.
Mange funktioner i infrarøde sensorer realiseres gennem forskellige permutationer og kombinationer af tre følsomme komponenter: optisk system, detektionselement og konverteringskredsløb. Lad os se på nogle andre områder, hvor infrarøde sensorer har gjort en forskel.
Anvendelse af infrarød sensor
1. Gasdetektion
Princippet for infrarød optisk gassensor er baseret på nær-infrarøde spektrale selektive absorptionsegenskaber for forskellige gasmolekyler. Forholdet mellem gaskoncentration og absorptionsstyrke (Lambert-Bill Lambert-Beers lov) bruges til at identificere og bestemme koncentrationen af gaskomponenter i en gassensor.
Infrarøde sensorer kan bruges til at opnå det infrarøde analysekort, som vist i figuren ovenfor. Molekyler sammensat af forskellige atomer vil undergå infrarød absorption under bestråling med infrarødt lys ved samme frekvens, hvilket resulterer i ændringer i intensiteten af infrarødt lys. I henhold til forskellige bølgetoppe kan de typer gas, der er indeholdt i blandingen, bestemmes.
I henhold til positionen af en enkelt infrarød absorptionstop kan kun bestemmes, hvilke grupper der findes i gasmolekylet. For nøjagtigt at bestemme gastypen skal vi se på positionerne af alle absorptionstoppe i det midterste infrarøde område af gassen, nemlig gassens infrarøde absorptionsfingeraftryk. Med infrarødt spektrum kan indholdet af hver gas i blandingen hurtigt analyseres.
Infrarøde gassensorer anvendes i vid udstrækning inden for petrokemisk industri, metallurgisk industri, minedrift, luftforureningsovervågning og CO2-neutraliseringsrelateret detektion, landbrug og andre industrier. I øjeblikket er mid-infrarøde lasere dyre. Jeg tror, at infrarøde gassensorer i fremtiden vil blive bedre og billigere med et stort antal industrier, der bruger infrarøde sensorer til at detektere gas.
2. Infrarød afstandsmåling
Infrarød afstandssensor er en slags sensor, der bruger infrarødt som målemedium, bredt måleområde, kort responstid, hovedsageligt anvendt inden for moderne videnskab og teknologi, nationalt forsvar samt industri og landbrug.
Infrarød afstandssensor har et par infrarøde signalsender- og modtagedioder, der bruger den infrarøde afstandssensor til at udsende en stråle af infrarødt lys, hvilket danner en reflektionsproces efter bestråling til objektet, reflekterer til sensoren efter modtagelse af signalet og bruger derefter CCD-billedbehandling til at modtage tidsforskelsdata. Objektets afstand beregnes efter behandling af signalprocessoren. Dette kan ikke kun bruges på naturlige overflader, men også på reflekterende paneler. Måling af afstand, højfrekvensrespons, egnet til barske industrielle miljøer.
3. Den infrarøde transmission
Datatransmission ved hjælp af infrarøde sensorer er også meget udbredt. Fjernbetjening til tv'et bruger infrarøde transmissionssignaler til at fjernstyre tv'et; mobiltelefoner kan transmittere data via infrarød transmission. Disse er applikationer, der har eksisteret, siden infrarød teknologi først blev udviklet.
4. Infrarødt termisk billede
Termografikameraer er passive sensorer, der kan opfange infrarød stråling fra alle objekter, hvis temperatur er højere end det absolutte nulpunkt. Termografikameraer blev oprindeligt udviklet som et militært overvågnings- og nattesynsværktøj, men efterhånden som de blev mere udbredte, faldt prisen, hvilket udvidede anvendelsesområdet betydeligt. Termografikameraer omfatter anvendelser inden for dyr, landbrug, bygninger, gasdetektion, industrielle og militære områder samt detektion, sporing og identifikation af mennesker. I de senere år er infrarøde termografikameraer blevet brugt mange offentlige steder til hurtigt at måle temperaturen på produkter.
5. Infrarød induktion
Infrarød induktionsafbryder er en automatisk kontrolafbryder baseret på infrarød induktionsteknologi. Den udfører sin automatiske kontrolfunktion ved at registrere den infrarøde varme, der udsendes fra omverdenen. Den kan hurtigt åbne lamper, automatiske døre, tyverialarmer og andet elektrisk udstyr.
Gennem Fresnel-linsen på den infrarøde sensor kan det spredte infrarøde lys, der udsendes af menneskekroppen, registreres af kontakten, hvilket muliggør forskellige automatiske kontrolfunktioner, såsom at tænde lyset. I de senere år, med populariteten af smart home, er infrarød registrering også blevet brugt i smarte skraldespande, smarte toiletter, smarte bevægelseskontakter, induktionsdøre og andre smarte produkter. Infrarød registrering handler ikke kun om at registrere mennesker, men opdateres konstant for at opnå flere funktioner.
Konklusion
I de senere år har Internet of Things-industrien udviklet sig hurtigt og har brede markedsmuligheder. I denne sammenhæng har markedet for infrarøde sensorer også oplevet yderligere vækst. Derfor fortsætter Kinas marked for infrarøde detektorer med at vokse. Ifølge data var Kinas marked for infrarøde detektorer i 2019 næsten 400 millioner yuan, hvilket svarer til næsten 500 millioner yuan i 2020. Kombineret med efterspørgslen efter infrarød temperaturmåling af epidemier og CO2-neutralisering til infrarød gasdetektion vil markedet for infrarøde sensorer være enormt i fremtiden.
Opslagstidspunkt: 16. maj 2022