Avots: Ulink Media
Pēcepidēmijas laikmetā mēs uzskatām, ka infrasarkanie sensori ir neaizstājami katru dienu. Ceļojot uz darbu, mums atkal un atkal jāveic temperatūras mērījumi, pirms varam sasniegt galamērķi. Temperatūras mērījumiem ar lielu skaitu infrasarkano sensoru patiesībā ir daudz svarīgu lomu. Tālāk aplūkosim infrasarkano sensoru.
Ievads infrasarkanajos sensoros
Jebkas, kas ir virs absolūtās nulles (-273°C), tā teikt, pastāvīgi izstaro infrasarkano enerģiju apkārtējā telpā. Un infrasarkanais sensors spēj sajust objekta infrasarkano enerģiju un pārveidot to elektriskās sastāvdaļās. Infrasarkanais sensors sastāv no optiskās sistēmas, detektora un pārveidošanas ķēdes.
Optisko sistēmu var iedalīt caurlaidības un atstarošanas tipa sistēmās atbilstoši atšķirīgajai struktūrai. Pārraidei nepieciešamas divas sastāvdaļas: viena infrasarkanā starojuma pārraidei un otra infrasarkanā starojuma uztveršanai. Savukārt atstarotājam vēlamās informācijas apkopošanai nepieciešams tikai viens sensors.
Pēc darbības principa detektoru var iedalīt termiskajā detektorā un fotoelektriskajā detektorā. Termistori ir visplašāk izmantotie termistori. Kad termistoru pakļauj infrasarkanajam starojumam, temperatūra paaugstinās un mainās pretestība (šīs izmaiņas var būt lielākas vai mazākas, jo termistoru var iedalīt pozitīva temperatūras koeficienta termistorā un negatīva temperatūras koeficienta termistorā), ko var pārveidot elektriskā signāla izvadē, izmantojot pārveidošanas ķēdi. Fotoelektriskie detektori parasti tiek izmantoti kā gaismjutīgi elementi, un tie parasti ir izgatavoti no svina sulfīda, svina selenīda, indija arsenīda, antimona arsenīda, dzīvsudraba kadmija telurīda trīskāršā sakausējuma, germānija un silīcija piedevu materiāliem.
Saskaņā ar dažādajām signāla apstrādes un pārveidošanas shēmām infrasarkanos sensorus var iedalīt analogajos un digitālajos. Analogā piroelektriskā infrasarkanā sensora signāla apstrādes shēma ir lauka efekta lampa, savukārt digitālā piroelektriskā infrasarkanā sensora signāla apstrādes shēma ir digitāla mikroshēma.
Daudzas infrasarkanā sensora funkcijas tiek realizētas, izmantojot dažādas trīs jutīgu komponentu – optiskās sistēmas, detektēšanas elementa un pārveidošanas shēmas – permutācijas un kombinācijas. Apskatīsim dažas citas jomas, kurās infrasarkanie sensori ir radījuši pozitīvas pārmaiņas.
Infrasarkanā sensora pielietojums
1. Gāzes noteikšana
Gāzes sensora infrasarkanā optiskā principa pamatā ir dažādu gāzes molekulu tuvā infrasarkanā spektra selektīvas absorbcijas īpašības, gāzes koncentrācijas un absorbcijas stipruma attiecības (Lamberta-Bila Lamberta-Bīra likums) izmantošana, lai identificētu un noteiktu gāzes komponenta koncentrāciju gāzes sensorierīcē.
Infrasarkanos sensorus var izmantot, lai iegūtu infrasarkanās analīzes karti, kā parādīts iepriekš attēlā. Molekulas, kas sastāv no dažādiem atomiem, infrasarkanās gaismas apstarošanā ar vienādu frekvenci tiks pakļautas infrasarkanajai absorbcijai, kā rezultātā mainīsies infrasarkanās gaismas intensitāte. Atbilstoši dažādiem viļņu maksimumiem var noteikt maisījumā esošo gāzu veidus.
Pēc viena infrasarkanā starojuma absorbcijas pīķa pozīcijas var noteikt tikai to, kādas grupas pastāv gāzes molekulā. Lai precīzi noteiktu gāzes veidu, mums jāaplūko visu absorbcijas pīķu pozīcijas gāzes vidējā infrasarkanā diapazonā, proti, gāzes infrasarkanā absorbcijas pirkstu nospiedums. Izmantojot infrasarkano staru spektru, var ātri analizēt katras gāzes saturu maisījumā.
Infrasarkanie gāzes sensori tiek plaši izmantoti naftas ķīmijas, metalurģijas, ieguves rūpniecības, gaisa piesārņojuma uzraudzības un ar oglekļa neitralizāciju saistītas noteikšanas, lauksaimniecības un citās nozarēs. Pašlaik vidēja infrasarkanā starojuma lāzeri ir dārgi. Es uzskatu, ka nākotnē, kad daudzas nozares izmantos infrasarkanos sensorus gāzes noteikšanai, infrasarkanie gāzes sensori kļūs izcilāki un lētāki.
2. Infrasarkanā attāluma mērīšana
Infrasarkanais diapazona sensors ir sava veida sensorierīce, kas izmanto infrasarkano staru kā mērīšanas sistēmas līdzekli, ar plašu mērījumu diapazonu un īsu reakcijas laiku, ko galvenokārt izmanto mūsdienu zinātnē un tehnoloģijās, valsts aizsardzībā, kā arī rūpniecības un lauksaimniecības jomā.
Infrasarkanajam diapazona sensoram ir infrasarkanā signāla raidīšanas un uztveršanas diožu pāris, kas izmanto infrasarkano diapazona sensoru, lai izstarotu infrasarkanās gaismas staru, kas pēc apstarošanas uz objektu veido atstarošanas procesu, pēc signāla saņemšanas atstarojas uz sensoru un pēc tam, izmantojot CCD attēlu apstrādi, uztver, pārraida un saņem laika starpības datus. Pēc signāla procesora apstrādes aprēķina objekta attālumu. To var izmantot ne tikai uz dabiskām virsmām, bet arī uz atstarojošiem paneļiem. Attāluma mērīšana, augstas frekvences reakcija, piemērots skarbai rūpnieciskai videi.
3. Infrasarkanā pārraide
Datu pārraide, izmantojot infrasarkanos sensorus, arī tiek plaši izmantota. Televizora tālvadības pults izmanto infrasarkanos pārraides signālus, lai attālināti vadītu televizoru; mobilie tālruņi var pārraidīt datus, izmantojot infrasarkano staru pārraidi. Šīs ir lietojumprogrammas, kas pastāv jau kopš infrasarkanās tehnoloģijas izstrādes.
4. Infrasarkanais termiskais attēls
Termoattēla ierīce ir pasīvs sensors, kas var uztvert infrasarkano starojumu, ko izstaro visi objekti, kuru temperatūra ir augstāka par absolūto nulli. Termoattēla ierīce sākotnēji tika izstrādāta kā militāras novērošanas un nakts redzamības rīks, taču, tai kļūstot plašāk izmantotai, cena kritās, tādējādi ievērojami paplašinot pielietojuma jomu. Termoattēla ierīču pielietojums ietver dzīvnieku, lauksaimniecības, ēku, gāzes noteikšanas, rūpnieciskus un militārus lietojumus, kā arī cilvēku atklāšanu, izsekošanu un identifikāciju. Pēdējos gados infrasarkano staru termisko attēlu izmanto daudzās sabiedriskās vietās, lai ātri izmērītu produktu temperatūru.
5. Infrasarkanā indukcija
Infrasarkanais indukcijas slēdzis ir automātisks vadības slēdzis, kas balstīts uz infrasarkanās indukcijas tehnoloģiju. Tas īsteno savu automātiskās vadības funkciju, uztverot no ārpasaules izstaroto infrasarkano siltumu. Tas var ātri atvērt lampas, automātiskās durvis, pretaizdzīšanas signalizāciju un citas elektriskās iekārtas.
Caur infrasarkanā sensora Frenela lēcu slēdzis var uztvert cilvēka ķermeņa izstaroto izkliedēto infrasarkano gaismu, lai realizētu dažādas automātiskās vadības funkcijas, piemēram, gaismas ieslēgšanu. Pēdējos gados, pieaugot viedās mājas popularitātei, infrasarkanā uztveršana ir izmantota arī viedajās atkritumu tvertnēs, viedajās tualetēs, viedajos žestu slēdžos, indukcijas durvīs un citos viedajos produktos. Infrasarkanā uztveršana nav tikai cilvēku uztveršana, tā tiek pastāvīgi atjaunināta, lai nodrošinātu vairāk funkciju.
Secinājums
Pēdējos gados lietu interneta nozare ir strauji attīstījusies un tai ir plašas tirgus perspektīvas. Šajā kontekstā arī infrasarkano sensoru tirgus ir turpinājis augt. Tāpēc Ķīnas infrasarkano detektoru tirgus apjoms turpina pieaugt. Saskaņā ar datiem, 2019. gadā Ķīnas infrasarkano detektoru tirgus apjoms bija gandrīz 400 miljoni juaņu, bet 2020. gadā - gandrīz 500 miljoni juaņu. Apvienojumā ar epidēmijas laikā pieaugošo pieprasījumu pēc infrasarkanās temperatūras mērījumiem un oglekļa neitralizācijas infrasarkano gāzu noteikšanai, infrasarkano sensoru tirgus apjoms nākotnē būs milzīgs.
Publicēšanas laiks: 2022. gada 16. maijs