Джерело: Ulink Media
У постепідемічну епоху ми вважаємо, що інфрачервоні датчики незамінні щодня. У процесі поїздок на роботу та з роботи нам потрібно знову і знову вимірювати температуру, перш ніж ми зможемо дістатися до місця призначення. Як вимірювання температури за допомогою великої кількості інфрачервоних датчиків, насправді існує багато важливих ролей. Далі давайте уважно розглянемо інфрачервоний датчик.
Вступ до інфрачервоних датчиків
Будь-яка температура вище абсолютного нуля (-273°C) постійно випромінює інфрачервону енергію в навколишній простір, так би мовити. А інфрачервоний датчик здатний відчувати інфрачервону енергію об'єкта та перетворювати її на електричні компоненти. Інфрачервоний датчик складається з оптичної системи, детектируючого елемента та схеми перетворення.
Оптичні системи можна розділити на пропускаючі та відбиваючі залежно від структури. Для пропускання потрібні два компоненти: один передає інфрачервоне випромінювання, а інший приймає інфрачервоне. З іншого боку, відбивачу потрібен лише один датчик для збору потрібної інформації.
Детекторні елементи можна розділити на теплові та фотоелектричні відповідно до принципу роботи. Термістори є найбільш широко використовуваними термісторами. Коли термістор піддається інфрачервоному випромінюванню, температура підвищується, а опір змінюється (ця зміна може бути більшою або меншою, оскільки термістори можна розділити на термістори з позитивним температурним коефіцієнтом та термістори з негативним температурним коефіцієнтом), які можуть бути перетворені в електричний вихідний сигнал за допомогою схеми перетворення. Фотоелектричні детекторні елементи зазвичай використовуються як світлочутливі елементи, зазвичай виготовлені з сульфіду свинцю, селеніду свинцю, арсеніду індію, арсеніду сурми, потрійних сплавів ртуті-телуриду кадмію, матеріалів, легованих германієм та кремнієм.
Залежно від різних схем обробки та перетворення сигналів, інфрачервоні датчики можна розділити на аналогові та цифрові. Схема обробки сигналу аналогового піроелектричного інфрачервоного датчика являє собою польову лампу, тоді як схема обробки сигналу цифрового піроелектричного інфрачервоного датчика являє собою цифровий чіп.
Багато функцій інфрачервоного датчика реалізуються за допомогою різних перестановок та комбінацій трьох чутливих компонентів: оптичної системи, елемента детектування та схеми перетворення. Давайте розглянемо деякі інші області, де інфрачервоні датчики зробили свій внесок.
Застосування інфрачервоного датчика
1. Виявлення газу
Принцип інфрачервоної оптики газового сенсора базується на селективних поглинальних характеристиках ближнього інфрачервоного діапазону різних молекул газу, використовуючи співвідношення концентрації газу та сили поглинання (закон Ламберта – Білла Ламберта-Бера) для ідентифікації та визначення концентрації газового компонента в газовому чутливому пристрої.
Інфрачервоні датчики можна використовувати для отримання карти інфрачервоного аналізу, як показано на малюнку вище. Молекули, що складаються з різних атомів, поглинатимуть інфрачервоне випромінювання під впливом інфрачервоного світла однакової частоти, що призведе до змін інтенсивності інфрачервоного світла. За різними хвильовими піками можна визначити типи газів, що містяться в суміші.
За положенням окремого піку інфрачервоного поглинання можна визначити лише те, які групи існують у молекулі газу. Щоб точно визначити тип газу, нам потрібно звернути увагу на положення всіх піків поглинання в середньому інфрачервоному діапазоні газу, а саме на інфрачервоний абсорбційний відбиток газу. За допомогою інфрачервоного спектру можна швидко проаналізувати вміст кожного газу в суміші.
Інфрачервоні газові датчики широко використовуються в нафтохімічній, металургійній промисловості, гірничодобувній промисловості, моніторингу забруднення повітря та виявленні, пов'язаному з нейтралізацією вуглецю, сільському господарстві та інших галузях промисловості. Наразі лазери середнього інфрачервоного діапазону є дорогими. Я вважаю, що в майбутньому, коли велика кількість галузей промисловості використовуватиме інфрачервоні датчики для виявлення газу, інфрачервоні газові датчики стануть більш досконалими та дешевшими.
2. Інфрачервоне вимірювання відстані
Інфрачервоний датчик відстані - це різновид сенсорного пристрою, який використовує інфрачервоне випромінювання як вимірювальне середовище, має широкий діапазон вимірювань, короткий час відгуку та в основному використовується в сучасній науці та техніці, національній обороні, промисловості та сільському господарстві.
Інфрачервоний датчик відстані має пару діодів для передачі та прийому інфрачервоного сигналу. Інфрачервоний датчик відстані випромінює промінь інфрачервоного світла, який після опромінення об'єкта відбивається, після отримання сигналу відбивається до датчика, а потім за допомогою обробки зображення CCD приймає, передає та приймає дані про різницю в часі. Відстань до об'єкта розраховується після обробки сигнальним процесором. Його можна використовувати не лише на природних поверхнях, але й на світловідбиваючих панелях. Вимірювання відстані, висока частота, підходить для суворих промислових умов.
3. Інфрачервона передача
Передача даних за допомогою інфрачервоних датчиків також широко використовується. Пульт дистанційного керування телевізором використовує сигнали інфрачервоної передачі для дистанційного керування телевізором; мобільні телефони можуть передавати дані через інфрачервоний канал. Ці програми існують з моменту першої розробки інфрачервоної технології.
4. Інфрачервоне теплове зображення
Тепловізор – це пасивний датчик, який може вловлювати інфрачервоне випромінювання, що випромінюється всіма об'єктами, температура яких вища за абсолютний нуль. Тепловізор спочатку розроблявся як військовий інструмент спостереження та нічного бачення, але з його ширшим використанням ціна знизилася, що значно розширило сферу застосування. Застосування тепловізора включає тварин, сільське господарство, будівництво, виявлення газу, промислове та військове застосування, а також виявлення, відстеження та ідентифікацію людей. В останні роки інфрачервоне тепловізорне зображення використовується в багатьох громадських місцях для швидкого вимірювання температури продуктів.
5. Інфрачервона індукція
Інфрачервоний індукційний вимикач — це автоматичний вимикач, що базується на технології інфрачервоної індукції. Він реалізує свою функцію автоматичного керування, виявляючи інфрачервоне тепло, що випромінюється зовнішнім світом. Він може швидко відкривати лампи, автоматичні двері, протиугінні сигналізації та інше електрообладнання.
Через лінзу Френеля інфрачервоного датчика розсіяне інфрачервоне світло, що випромінюється людським тілом, може бути сприйняте перемикачем, що дозволяє реалізувати різні функції автоматичного керування, такі як увімкнення світла. В останні роки, з популярністю розумного будинку, інфрачервоне зондування також використовується в розумних сміттєвих баках, розумних туалетах, розумних перемикачах жестів, індукційних дверях та інших розумних продуктах. Інфрачервоне зондування не лише розпізнає людей, але й постійно оновлюється для виконання додаткових функцій.
Висновок
В останні роки індустрія Інтернету речей швидко розвивалася та має широкі ринкові перспективи. У цьому контексті ринок інфрачервоних датчиків також продовжує зростати. Таким чином, масштаб ринку інфрачервоних детекторів у Китаї продовжує зростати. Згідно з даними, у 2019 році обсяг ринку інфрачервоних детекторів у Китаї склав майже 400 мільйонів юанів, а до 2020 року – майже 500 мільйонів юанів. У поєднанні з попитом на інфрачервоне вимірювання температури під час епідемій та нейтралізацію вуглецю для інфрачервоного виявлення газів, обсяг ринку інфрачервоних датчиків у майбутньому буде величезним.
Час публікації: 16 травня 2022 р.