Zdroj: Ulink Media
V postepidemické éře věříme, že infračervené senzory jsou každodenní nezbytností. Během dojíždění musíme opakovaně měřit teplotu, než dorazíme do cíle. Měření teploty s velkým počtem infračervených senzorů ve skutečnosti hraje mnoho důležitých rolí. Nyní se na infračervený senzor blíže podíváme.
Úvod do infračervených senzorů
Všechno nad absolutní nulou (-273 °C) neustále vyzařuje infračervenou energii do okolního prostoru, takříkajíc. Infračervený senzor je schopen vnímat infračervenou energii objektu a převádět ji na elektrické složky. Infračervený senzor se skládá z optického systému, detekčního prvku a převodního obvodu.
Optické systémy lze podle struktury rozdělit na typy pro přenos a reflexe. Pro přenos jsou nutné dvě složky, jedna pro vysílání infračerveného záření a druhá pro příjem infračerveného záření. Reflektor naopak potřebuje k sběru požadovaných informací pouze jeden senzor.
Detekční prvky lze podle principu činnosti rozdělit na tepelné detekční prvky a fotoelektrické detekční prvky. Termistory jsou nejpoužívanější termistory. Když je termistor vystaven infračervenému záření, teplota se zvyšuje a odpor se mění (tato změna může být větší nebo menší, protože termistory lze rozdělit na termistory s kladným teplotním koeficientem a termistory s záporným teplotním koeficientem), které lze pomocí převodního obvodu převést na elektrický výstupní signál. Fotoelektrické detekční prvky se běžně používají jako fotocitlivé prvky a obvykle se vyrábějí ze sulfidu olovnatého, selenidu olovnatého, arsenidu india, arsenidu antimonu, ternárních slitin rtuti a teluridu kadmia, materiálů dopovaných germaniem a křemíkem.
Podle různých obvodů pro zpracování a převod signálu lze infračervené senzory rozdělit na analogové a digitální. Obvodem pro zpracování signálu analogového pyroelektrického infračerveného senzoru je elektronka s efektem pole, zatímco obvodem pro zpracování signálu digitálního pyroelektrického infračerveného senzoru je digitální čip.
Mnoho funkcí infračerveného senzoru je realizováno různými permutacemi a kombinacemi tří citlivých komponent: optického systému, detekčního prvku a převodního obvodu. Podívejme se na některé další oblasti, kde infračervené senzory přinesly změny.
Použití infračerveného senzoru
1. Detekce plynu
Princip infračervené optiky plynového senzoru je založen na selektivních absorpčních charakteristikách různých molekul plynu v blízkém infračerveném záření. Využívá vztah mezi koncentrací plynu a absorpční silou (Lambertův – Lambert-Bill-Beerův zákon) k identifikaci a určení koncentrace plynné složky v zařízení pro snímání plynu.
Infračervené senzory lze použít k získání mapy infračervené analýzy, jak je znázorněno na obrázku výše. Molekuly složené z různých atomů budou podléhat infračervené absorpci při ozáření infračerveným světlem o stejné frekvenci, což má za následek změny v intenzitě infračerveného světla. Podle různých vlnových vrcholů lze určit typy plynů obsažených ve směsi.
Podle polohy jednoho infračerveného absorpčního píku lze určit pouze to, jaké skupiny se v molekule plynu nacházejí. Pro přesné určení typu plynu je třeba se podívat na polohy všech absorpčních píků ve střední infračervené oblasti plynu, konkrétně na infračervený absorpční otisk plynu. Pomocí infračerveného spektra lze rychle analyzovat obsah každého plynu ve směsi.
Infračervené plynové senzory se široce používají v petrochemickém a metalurgickém průmyslu, v těžebním průmyslu, při monitorování znečištění ovzduší a detekci související s neutralizací uhlíku, v zemědělství a dalších odvětvích. V současné době jsou lasery středního infračerveného záření drahé. Věřím, že v budoucnu, kdy bude velké množství průmyslových odvětví používat infračervené senzory k detekci plynu, se infračervené plynové senzory stanou ještě lepšími a levnějšími.
2. Měření infračervené vzdálenosti
Infračervený senzor pro měření vzdálenosti je druh snímacího zařízení, které využívá infračervené záření jako měřicí médium, má široký rozsah měření a krátkou dobu odezvy a používá se hlavně v moderní vědě a technice, národní obraně a v průmyslu a zemědělství.
Infračervený zaměřovací senzor má dvojici diod pro vysílání a příjem infračerveného signálu. Infračervený zaměřovací senzor vyzařuje paprsek infračerveného světla, po ozáření objektu vytváří odraz, po přijetí signálu se odráží od senzoru a poté pomocí CCD obrazového procesoru přijímá data o časovém rozdílu. Po zpracování signálovým procesorem se vypočítá vzdálenost objektu. Lze jej použít nejen na přírodních površích, ale i na reflexních panelech. Měří vzdálenost, má vysokou frekvenční odezvu a je vhodný pro náročná průmyslová prostředí.
3. Infračervený přenos
Přenos dat pomocí infračervených senzorů je také široce používán. Dálkové ovládání televizoru využívá infračervené přenosové signály k dálkovému ovládání televizoru; mobilní telefony mohou přenášet data prostřednictvím infračerveného přenosu. Tyto aplikace existují od doby, kdy byla infračervená technologie poprvé vyvinuta.
4. Infračervený termální snímek
Termokamera je pasivní senzor, který dokáže zachytit infračervené záření vyzařované všemi objekty, jejichž teplota je vyšší než absolutní nula. Termokamera byla původně vyvinuta jako vojenský nástroj pro sledování a noční vidění, ale s jejím širším používáním cena klesla, což výrazně rozšířilo oblast jejího použití. Mezi aplikace termokamery patří zvířata, zemědělství, stavebnictví, detekce plynů, průmyslové a vojenské aplikace, stejně jako detekce, sledování a identifikace lidí. V posledních letech se infračervené termovizní snímkování používá na mnoha veřejných místech k rychlému měření teploty produktů.
5. Infračervená indukce
Infračervený indukční spínač je automatický ovládací spínač založený na infračervené indukční technologii. Svou automatickou řídicí funkci realizuje snímáním infračerveného tepla vyzařovaného z okolního světa. Dokáže rychle otevřít lampy, automatické dveře, alarmy a další elektrická zařízení.
Prostřednictvím Fresnelovy čočky infračerveného senzoru může spínač snímat rozptýlené infračervené světlo vyzařované lidským tělem, aby se realizovaly různé automatické řídicí funkce, jako je zapínání světla. V posledních letech, s popularitou chytré domácnosti, se infračervené snímání používá také v chytrých odpadkových koších, chytrých toaletách, chytrých gestových spínačích, indukčních dveřích a dalších chytrých produktech. Infračervené snímání se netýká pouze snímání osob, ale neustále se aktualizuje, aby dosahovalo dalších funkcí.
Závěr
V posledních letech se odvětví internetu věcí rychle rozvíjí a má široké tržní vyhlídky. V této souvislosti dále roste i trh s infračervenými senzory. Čínský trh s infračervenými detektory proto nadále roste. Podle údajů dosáhl v roce 2019 objem čínského trhu s infračervenými detektory téměř 400 milionů juanů a do roku 2020 téměř 500 milionů juanů. V kombinaci s poptávkou po infračerveném měření teploty a neutralizaci uhlíku pro detekci infračervených plynů v době epidemií bude objem trhu s infračervenými senzory v budoucnu obrovský.
Čas zveřejnění: 16. května 2022