Οι αισθητήρες υπερύθρων δεν είναι μόνο θερμόμετρα

Πηγή: Ulink Media

Στη μετα-επιδημική εποχή, πιστεύουμε ότι οι αισθητήρες υπερύθρων είναι απαραίτητοι καθημερινά. Στη διαδικασία της μετακίνησης, πρέπει να κάνουμε μέτρηση θερμοκρασίας ξανά και ξανά πριν φτάσουμε στον προορισμό μας. Ως μέτρηση θερμοκρασίας με μεγάλο αριθμό αισθητήρων υπερύθρων, στην πραγματικότητα, υπάρχουν πολλοί σημαντικοί ρόλοι. Στη συνέχεια, ας ρίξουμε μια καλή ματιά στον αισθητήρα υπερύθρων.

Εισαγωγή στους αισθητήρες υπερύθρων

Οτιδήποτε πάνω από το απόλυτο μηδέν (-273°C) εκπέμπει συνεχώς υπέρυθρη ενέργεια στον περιβάλλοντα χώρο, ας πούμε έτσι. Και ο αισθητήρας υπερύθρων, είναι σε θέση να αισθάνεται την υπέρυθρη ενέργεια του αντικειμένου και να τη μετατρέπει σε ηλεκτρικά εξαρτήματα. Ο αισθητήρας υπερύθρων αποτελείται από οπτικό σύστημα, στοιχείο ανίχνευσης και κύκλωμα μετατροπής.

Το οπτικό σύστημα μπορεί να χωριστεί σε τύπο μετάδοσης και τύπο ανάκλασης σύμφωνα με τη διαφορετική δομή. Η μετάδοση απαιτεί δύο στοιχεία, ένα που εκπέμπει υπέρυθρες και ένα λαμβάνει υπέρυθρες. Ο ανακλαστήρας, από την άλλη πλευρά, χρειάζεται μόνο έναν αισθητήρα για να συλλέξει τις επιθυμητές πληροφορίες.

Το στοιχείο ανίχνευσης μπορεί να χωριστεί σε στοιχείο θερμικής ανίχνευσης και φωτοηλεκτρικό στοιχείο ανίχνευσης σύμφωνα με την αρχή λειτουργίας. Τα θερμίστορ είναι τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα θερμίστορ. Όταν το θερμίστορ υποβάλλεται σε υπέρυθρη ακτινοβολία, η θερμοκρασία αυξάνεται και η αντίσταση αλλάζει (αυτή η αλλαγή μπορεί να είναι μεγαλύτερη ή μικρότερη, επειδή το θερμίστορ μπορεί να χωριστεί σε θερμίστορ θετικού συντελεστή θερμοκρασίας και σε θερμίστορ αρνητικού συντελεστή θερμοκρασίας), τα οποία μπορούν να μετατραπούν σε έξοδο ηλεκτρικού σήματος μέσω του κυκλώματος μετατροπής. Τα φωτοηλεκτρικά στοιχεία ανίχνευσης χρησιμοποιούνται συνήθως ως φωτοευαίσθητα στοιχεία, συνήθως κατασκευασμένα από θειούχο μόλυβδο, σεληνιούχο μόλυβδο, αρσενίδιο του ινδίου, αρσενίδιο αντιμονίου, τριμερές κράμα τελλουριδίου υδραργύρου, γερμάνιο και πυρίτιο.

Σύμφωνα με τα διαφορετικά κυκλώματα επεξεργασίας και μετατροπής σήματος, οι αισθητήρες υπερύθρων μπορούν να χωριστούν σε αναλογικούς και ψηφιακούς τύπους. Το κύκλωμα επεξεργασίας σήματος του αναλογικού πυροηλεκτρικού αισθητήρα υπερύθρων είναι σωλήνας πεδίου, ενώ το κύκλωμα επεξεργασίας σήματος του ψηφιακού πυροηλεκτρικού αισθητήρα υπερύθρων είναι ψηφιακό τσιπ.

Πολλές λειτουργίες του αισθητήρα υπερύθρων πραγματοποιούνται μέσω διαφορετικών μεταθέσεων και συνδυασμών τριών ευαίσθητων στοιχείων: οπτικού συστήματος, στοιχείου ανίχνευσης και κυκλώματος μετατροπής. Ας ρίξουμε μια ματιά σε μερικές άλλες περιοχές όπου οι αισθητήρες υπερύθρων έχουν κάνει τη διαφορά.

Εφαρμογή αισθητήρα υπερύθρων

1. Ανίχνευση αερίου

Η αρχή της οπτικής υπέρυθρης ακτινοβολίας του αισθητήρα αερίου είναι ένα είδος βασισμένης στα χαρακτηριστικά φασματικής επιλεκτικής απορρόφησης κοντά στο υπέρυθρο διαφορετικών μορίων αερίου, στη χρήση της συγκέντρωσης αερίου και της σχέσης ισχύος απορρόφησης (νόμος Lambert – Bill Lambert Beer) για τον προσδιορισμό και τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης αερίου συστατικού αερίου συσκευή ανίχνευσης.

Οι αισθητήρες υπερύθρων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη λήψη του χάρτη ανάλυσης υπερύθρων όπως φαίνεται στο παραπάνω σχήμα. Μόρια που αποτελούνται από διαφορετικά άτομα θα υποστούν απορρόφηση υπερύθρου υπό την ακτινοβολία του υπέρυθρου φωτός με την ίδια συχνότητα, με αποτέλεσμα αλλαγές στην ένταση του υπέρυθρου φωτός. Σύμφωνα με διαφορετικές κορυφές κυμάτων, μπορούν να προσδιοριστούν οι τύποι αερίων που περιέχονται στο μείγμα.

Σύμφωνα με τη θέση μιας μοναδικής κορυφής απορρόφησης υπέρυθρων, μόνο ποιες ομάδες υπάρχουν στο μόριο του αερίου μπορεί να προσδιοριστεί. Για να προσδιορίσουμε με ακρίβεια τον τύπο του αερίου, πρέπει να δούμε τις θέσεις όλων των κορυφών απορρόφησης στη μέση υπέρυθρη περιοχή του αερίου, δηλαδή το δακτυλικό αποτύπωμα απορρόφησης υπέρυθρων του αερίου. Με το υπέρυθρο φάσμα, η περιεκτικότητα κάθε αερίου στο μείγμα μπορεί να αναλυθεί γρήγορα.

Οι αισθητήρες υπέρυθρων αερίων χρησιμοποιούνται ευρέως στην πετροχημική, τη μεταλλουργική βιομηχανία, την εξόρυξη συνθηκών εργασίας, την παρακολούθηση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης και την ανίχνευση που σχετίζεται με την εξουδετέρωση άνθρακα, τη γεωργία και άλλες βιομηχανίες. Επί του παρόντος, τα λέιζερ μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας είναι ακριβά. Πιστεύω ότι στο μέλλον, με έναν μεγάλο αριθμό βιομηχανιών που χρησιμοποιούν αισθητήρες υπέρυθρων για την ανίχνευση αερίου, οι αισθητήρες υπέρυθρων αερίων θα γίνουν πιο εξαιρετικοί και φθηνότεροι.

2. Μέτρηση απόστασης υπερύθρων

Ο αισθητήρας υπέρυθρης εμβέλειας είναι ένα είδος συσκευής ανίχνευσης, είναι να χρησιμοποιεί το υπέρυθρο ως μέσο σύστημα μέτρησης, ευρύ φάσμα μέτρησης, σύντομο χρόνο απόκρισης, που χρησιμοποιείται κυρίως στη σύγχρονη επιστήμη και τεχνολογία, στην εθνική άμυνα και στους βιομηχανικούς και γεωργικούς τομείς.

Ο αισθητήρας εμβέλειας υπερύθρων έχει ένα ζεύγος διόδων μετάδοσης και λήψης σήματος υπερύθρων, που χρησιμοποιούν τον αισθητήρα εμβέλειας υπέρυθρων για να εκπέμπει μια δέσμη υπέρυθρου φωτός, σχηματίζοντας μια διαδικασία ανάκλασης μετά την ακτινοβολία στο αντικείμενο, ανάκλαση στον αισθητήρα μετά τη λήψη του σήματος και στη συνέχεια χρησιμοποιώντας CCD επεξεργασία εικόνας λήψη μετάδοσης και λήψης δεδομένων διαφοράς ώρας. Η απόσταση του αντικειμένου υπολογίζεται μετά την επεξεργασία από τον επεξεργαστή σήματος. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί όχι μόνο σε φυσικές επιφάνειες, αλλά και σε ανακλαστικά πάνελ. Μέτρηση απόστασης, απόκριση υψηλής συχνότητας, κατάλληλο για σκληρά βιομηχανικά περιβάλλοντα.

3. Η υπέρυθρη μετάδοση

Η μετάδοση δεδομένων με χρήση αισθητήρων υπερύθρων χρησιμοποιείται επίσης ευρέως. Το τηλεχειριστήριο της τηλεόρασης χρησιμοποιεί σήματα μετάδοσης υπερύθρων για τον απομακρυσμένο έλεγχο της τηλεόρασης. Τα κινητά τηλέφωνα μπορούν να μεταδώσουν δεδομένα μέσω υπέρυθρης μετάδοσης. Πρόκειται για εφαρμογές που υπάρχουν από τότε που αναπτύχθηκε για πρώτη φορά η τεχνολογία υπέρυθρων.

4. Υπέρυθρη Θερμική Εικόνα

Η θερμική απεικόνιση είναι ένας παθητικός αισθητήρας που μπορεί να συλλάβει την υπέρυθρη ακτινοβολία που εκπέμπεται από όλα τα αντικείμενα των οποίων η θερμοκρασία είναι υψηλότερη από το απόλυτο μηδέν. Το θερμικό σύστημα απεικόνισης αναπτύχθηκε αρχικά ως εργαλείο στρατιωτικής επιτήρησης και νυχτερινής όρασης, αλλά καθώς έγινε ευρύτερα χρησιμοποιούμενο, η τιμή έπεσε, επεκτείνοντας έτσι σημαντικά το πεδίο εφαρμογής. Οι εφαρμογές θερμικής απεικόνισης περιλαμβάνουν εφαρμογές ζώων, γεωργίας, κτιρίων, ανίχνευσης αερίων, βιομηχανικές και στρατιωτικές εφαρμογές, καθώς και ανθρώπινη ανίχνευση, παρακολούθηση και αναγνώριση. Τα τελευταία χρόνια, η υπέρυθρη θερμική εικόνα έχει χρησιμοποιηθεί σε πολλούς δημόσιους χώρους για τη γρήγορη μέτρηση της θερμοκρασίας των προϊόντων.

5. Υπέρυθρη Επαγωγή

Ο διακόπτης υπέρυθρης επαγωγής είναι ένας αυτόματος διακόπτης ελέγχου που βασίζεται στην τεχνολογία υπέρυθρης επαγωγής. Πραγματοποιεί τη λειτουργία αυτόματου ελέγχου ανιχνεύοντας την υπέρυθρη θερμότητα που εκπέμπεται από τον έξω κόσμο. Μπορεί να ανοίξει γρήγορα λαμπτήρες, αυτόματες πόρτες, αντικλεπτικούς συναγερμούς και άλλο ηλεκτρικό εξοπλισμό.

Μέσω του φακού Fresnel του αισθητήρα υπερύθρων, το διάσπαρτο υπέρυθρο φως που εκπέμπεται από το ανθρώπινο σώμα μπορεί να ανιχνευτεί από τον διακόπτη, έτσι ώστε να πραγματοποιηθούν διάφορες λειτουργίες αυτόματου ελέγχου, όπως το άναμμα του φωτός. Τα τελευταία χρόνια, με τη δημοτικότητα του έξυπνου σπιτιού, η ανίχνευση υπερύθρων έχει επίσης χρησιμοποιηθεί σε έξυπνους κάδους απορριμμάτων, έξυπνες τουαλέτες, έξυπνους διακόπτες χειρονομιών, επαγωγικές πόρτες και άλλα έξυπνα προϊόντα. Η υπέρυθρη ανίχνευση δεν αφορά μόνο την ανίχνευση ανθρώπων, αλλά ενημερώνεται συνεχώς για την επίτευξη περισσότερων λειτουργιών.

Σύναψη

Τα τελευταία χρόνια, η βιομηχανία του Διαδικτύου των Πραγμάτων έχει αναπτυχθεί ραγδαία και έχει μια ευρεία προοπτική αγοράς. Σε αυτό το πλαίσιο, η αγορά αισθητήρων υπερύθρων έχει επίσης περαιτέρω ανάπτυξη. Ως εκ τούτου, η κλίμακα της αγοράς ανιχνευτών υπέρυθρων της Κίνας συνεχίζει να αυξάνεται. Σύμφωνα με στοιχεία, το 2019, το μέγεθος της αγοράς ανιχνευτών υπερύθρων της Κίνας ήταν σχεδόν 400 εκατομμύρια γιουάν, έως το 2020 ή σχεδόν 500 εκατομμύρια γιουάν. Σε συνδυασμό με τη ζήτηση για μέτρηση υπέρυθρης θερμοκρασίας της επιδημίας και εξουδετέρωσης άνθρακα για ανίχνευση υπέρυθρων αερίων, το μέγεθος της αγοράς των υπέρυθρων αισθητήρων θα είναι τεράστιο στο μέλλον.