Οι υπέρυθροι αισθητήρες δεν είναι μόνο θερμόμετρα

Πηγή: Ulink Media

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

Εισαγωγή σε αισθητήρες υπέρυθρων

Οτιδήποτε πάνω από το απόλυτο μηδέν (-273 ° C) εκπέμπει συνεχώς την υπέρυθρη ενέργεια στον περιβάλλοντα χώρο, έτσι να το πω. Και ο υπέρυθρος αισθητήρας, είναι σε θέση να αισθανθεί την υπέρυθρη ενέργεια του αντικειμένου και να το μετατρέψει σε ηλεκτρικά εξαρτήματα. Ο αισθητήρας υπέρυθρης ακτινοβολίας αποτελείται από οπτικό σύστημα, στοιχείο ανίχνευσης και κύκλωμα μετατροπής.

Το οπτικό σύστημα μπορεί να χωριστεί σε τύπο μετάδοσης και αντανάκλαση σύμφωνα με διαφορετική δομή. Η μετάδοση απαιτεί δύο εξαρτήματα, μία υπέρυθρο που μεταδίδει και μία παραλαβή υπέρυθρων. 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 φωτοηλεκτρικού στοιχείου ανίχνευσης σύμφωνα με την αρχή λειτουργίας. Τα θερμίστορ είναι τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα θερμίστορ. Όταν ο θερμίστορ υποβάλλεται σε υπέρυθρη ακτινοβολία, η θερμοκρασία αυξάνεται και η μεταβολή της αντίστασης (αυτή η αλλαγή μπορεί να είναι μεγαλύτερη ή μικρότερη, επειδή ο θερμίστορ μπορεί να χωριστεί σε θερμοστάτη θετικού συντελεστή θερμοκρασίας και θερμοστοιχείο αρνητικού συντελεστή θερμοκρασίας), ο οποίος μπορεί να μετατραπεί σε ηλεκτρικό σήμα μέσω του κυκλώματος μετατροπής. Τα φωτοηλεκτρικά στοιχεία ανίχνευσης χρησιμοποιούνται συνήθως ως φωτοευαίσθητα στοιχεία, συνήθως κατασκευασμένα από σουλφίδιο μολύβδου, σεληνίδιο μολύβδου, αρσενίδιο ινδίου, αρσενικό αντιμονίου, υδραργύρου καδμίου τριμερές κράμα, γερμανικό και πυριτίο.

Σύμφωνα με τα διαφορετικά κυκλώματα επεξεργασίας σήματος και μετατροπής, οι υπέρυθροι αισθητήρες μπορούν να χωριστούν σε αναλογικό και ψηφιακό τύπο. Το κύκλωμα επεξεργασίας σήματος του αναλογικού πυριηλεκτρικού αισθητήρα υπέρυθρης ακτινοβολίας είναι ο σωλήνας πεδίου-επίδρασης, ενώ το κύκλωμα επεξεργασίας σήματος του ψηφιακού πυριηλεκτρικού αισθητήρα υπερύθρων είναι ψηφιακό τσιπ.

Πολλές λειτουργίες του υπέρυθρου αισθητήρα πραγματοποιούνται μέσω διαφορετικών μεταβολών και συνδυασμών τριών ευαίσθητων εξαρτημάτων: οπτικό σύστημα, στοιχείο ανίχνευσης και κύκλωμα μετατροπής. Ας ρίξουμε μια ματιά σε κάποιες άλλες περιοχές όπου οι υπέρυθροι αισθητήρες έχουν κάνει τη διαφορά.

Εφαρμογή υπέρυθρου αισθητήρα

1. Ανίχνευση αερίου

Η υπέρυθρη οπτική αρχή του αισθητήρα αερίου είναι ένα είδος βασισμένου σε φασματοειδή φασματική επιλεκτική απορρόφηση των διαφόρων μορίων αερίου, στη χρήση της σχέσης συγκέντρωσης αερίου και αντοχής απορρόφησης (Lambert - Bill Lambert Beer Law)

Οι αισθητήρες υπερύθρων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να ληφθεί ο χάρτης υπερύθρων όπως φαίνεται στο παραπάνω σχήμα. Τα μόρια που αποτελούνται από διαφορετικά άτομα θα υποβληθούν σε υπέρυθρη απορρόφηση κάτω από την ακτινοβολία υπέρυθρου φωτός στην ίδια συχνότητα, με αποτέλεσμα τις αλλαγές στην ένταση του υπέρυθρου φωτός. Σύμφωνα με διαφορετικές κορυφές κύματος, μπορούν να προσδιοριστούν οι τύποι αερίου που περιέχονται στο μίγμα.

Σύμφωνα με τη θέση μιας μόνο κορυφής υπέρυθρης απορρόφησης, μόνο ό, τι υπάρχουν ομάδες στο μόριο αερίου μπορεί να προσδιοριστεί. Για να προσδιορίσουμε με ακρίβεια τον τύπο αερίου, πρέπει να εξετάσουμε τις θέσεις όλων των κορυφών απορρόφησης στην περιοχή μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας του αερίου, δηλαδή το δακτυλικό αποτύπωμα απορρόφησης υπέρυθρης ακτινοβολίας του αερίου. Με το υπέρυθρο φάσμα, το περιεχόμενο κάθε αερίου στο μείγμα μπορεί να αναλυθεί γρήγορα.

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

2. Μέτρο υπέρυθρης απόστασης

Ο αισθητήρας υπέρυθρης ακτινοβολίας είναι ένα είδος συσκευής ανίχνευσης, είναι η χρήση υπέρυθρων ως μέσο του συστήματος μέτρησης, της ευρείας κλίμακας μέτρησης, του χρόνου σύντομης απόκρισης, που χρησιμοποιείται κυρίως στη σύγχρονη επιστήμη και την τεχνολογία, την εθνική άμυνα και τα βιομηχανικά και γεωργικά πεδία.

Ο αισθητήρας υπέρυθρης κηλίδας έχει ένα ζεύγος διόδων που μεταδίδει υπέρυθρο σήματος, χρησιμοποιώντας τον αισθητήρα υπέρυθρης κηλίδας για να εκπέμπει μια δέσμη υπέρυθρων φωτός, σχηματίζοντας μια διαδικασία προβληματισμού μετά από ακτινοβολία στο αντικείμενο, αντανακλώντας τον αισθητήρα μετά τη λήψη του σήματος και στη συνέχεια χρησιμοποιώντας την επεξεργασία εικόνας CCD που έλαβε τη μετάδοση και τη λήψη της χρονικής διαφοράς. Η απόσταση του αντικειμένου υπολογίζεται μετά την επεξεργασία από τον επεξεργαστή σήματος. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί όχι μόνο σε φυσικές επιφάνειες, αλλά και σε αντανακλαστικά πλαίσια. Απόσταση μέτρησης, απόκριση υψηλής συχνότητας, κατάλληλη για σκληρά βιομηχανικά περιβάλλοντα.

3. Η υπέρυθρη μετάδοση

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

4. Η υπέρυθρη θερμική εικόνα

Το Thermal Imager 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. Ο θερμικός απεικονιστής αναπτύχθηκε αρχικά ως στρατιωτικό εργαλείο επιτήρησης και νυχτερινής όρασης, αλλά καθώς χρησιμοποιήθηκε ευρύτερα, η τιμή μειώθηκε, επομένως επεκτείνοντας σε μεγάλο βαθμό τον τομέα της εφαρμογής. Οι εφαρμογές θερμικής απεικόνισης περιλαμβάνουν ζώα, γεωργικά, κτίρια, ανίχνευση φυσικού αερίου, βιομηχανικές και στρατιωτικές εφαρμογές, καθώς και ανίχνευση ανθρώπινης ανίχνευσης, παρακολούθησης και ταυτοποίησης. Τα τελευταία χρόνια, η υπέρυθρη θερμική εικόνα έχει χρησιμοποιηθεί σε πολλούς δημόσιους χώρους για να μετρήσει γρήγορα τη θερμοκρασία των προϊόντων.

5.

Ο διακόπτης επαγωγής υπέρυθρης ακτινοβολίας είναι ένας αυτόματος διακόπτης ελέγχου που βασίζεται στην τεχνολογία υπέρυθρης επαγωγής. Συνειδητοποιεί τη λειτουργία αυτόματου ελέγχου με την ανίχνευση της υπέρυθρης θερμότητας που εκπέμπεται από τον έξω κόσμο. Μπορεί γρήγορα να ανοίξει λαμπτήρες, αυτόματες πόρτες, συναγερμούς αντι-κλοπής και άλλο ηλεκτρικό εξοπλισμό.

Μέσω του φακού Fresnel του υπερύθρου αισθητήρα, το διάσπαρτο υπέρυθρο φως που εκπέμπεται από το ανθρώπινο σώμα μπορεί να ανιχνευθεί από τον διακόπτη, έτσι ώστε να πραγματοποιηθεί διάφορες λειτουργίες αυτόματου ελέγχου, όπως η ενεργοποίηση του φωτός. Τα τελευταία χρόνια, με τη δημοτικότητα του Smart Home, η υπέρυθρη ανίχνευση έχει επίσης χρησιμοποιηθεί σε έξυπνα δοχεία απορριμμάτων, έξυπνες τουαλέτες, έξυπνες διακόπτες χειρονομίας, πόρτες επαγωγής και άλλα έξυπνα προϊόντα. Η ανίχνευση υπερύθρων δεν αφορά μόνο την ανίχνευση ανθρώπων, αλλά ενημερώνεται συνεχώς για να επιτύχει περισσότερες λειτουργίες.

Σύναψη

Τα τελευταία χρόνια, το Internet of Things Industry έχει αναπτυχθεί γρήγορα και έχει μια ευρεία προοπτική της αγοράς. Σε αυτό το πλαίσιο, η αγορά αισθητήρων υπέρυθρης ακτινοβολίας έχει επίσης περαιτέρω ανάπτυξη. Ως εκ τούτου, η κλίμακα της αγοράς υπερύθρων της Κίνας συνεχίζει να αυξάνεται. Σύμφωνα με τα στοιχεία, το 2019, το μέγεθος της αγοράς υπερύθρων της Κίνας ύψους περίπου 400 εκατομμυρίων γιουάν, μέχρι το 2020 ή σχεδόν 500 εκατομμύρια γιουάν. Σε συνδυασμό με τη ζήτηση για τη μέτρηση της υπέρυθρης θερμοκρασίας της επιδημίας και της εξουδετέρωσης του άνθρακα για ανίχνευση υπέρυθρων αερίων, το μέγεθος της αγοράς των υπέρυθρων αισθητήρων θα είναι τεράστιο στο μέλλον.