Vir: Ulink Media
V obdobju po epidemiji verjamemo, da so infrardeči senzorji vsak dan nepogrešljivi. Med vožnjo na delo moramo vedno znova meriti temperaturo, preden dosežemo cilj. Ker gre za merjenje temperature z velikim številom infrardečih senzorjev, ima ta vloga pravzaprav veliko pomembnih. Nato si poglejmo, kaj je infrardeči senzor.
Uvod v infrardeče senzorje
Vse nad absolutno ničlo (-273 °C) nenehno oddaja infrardečo energijo v okoliški prostor, tako rekoč. Infrardeči senzor pa je sposoben zaznati infrardečo energijo predmeta in jo pretvoriti v električne komponente. Infrardeči senzor je sestavljen iz optičnega sistema, detekcijskega elementa in pretvorbenega vezja.
Optični sistemi se lahko glede na strukturo razdelijo na prenosne in odbojne. Za prenos sta potrebni dve komponenti, ena oddaja infrardeče sevanje, druga pa sprejema infrardeče sevanje. Reflektor pa za zbiranje želenih informacij potrebuje le en senzor.
Detektorski element lahko glede na princip delovanja razdelimo na termični detekcijski element in fotoelektrični detekcijski element. Termistorji so najpogosteje uporabljeni termistorji. Ko je termistor izpostavljen infrardečemu sevanju, se temperatura poveča in upornost se spremeni (ta sprememba je lahko večja ali manjša, saj lahko termistorje razdelimo na termistorje s pozitivnim temperaturnim koeficientom in termistorje s negativnim temperaturnim koeficientom), ki se lahko prek pretvorbenega vezja pretvori v električni izhodni signal. Fotoelektrični detekcijski elementi se običajno uporabljajo kot fotoobčutljivi elementi, običajno izdelani iz svinčevega sulfida, svinčevega selenida, indijevega arzenida, antimonovega arzenida, ternarnih zlitin živega srebra in kadmija ter germanija in silicija.
Glede na različna vezja za obdelavo in pretvorbo signalov lahko infrardeče senzorje razdelimo na analogne in digitalne. Vezje za obdelavo signalov analognega piroelektričnega infrardečega senzorja je cev s efektom polja, medtem ko je vezje za obdelavo signalov digitalnega piroelektričnega infrardečega senzorja digitalni čip.
Številne funkcije infrardečega senzorja se uresničujejo z različnimi permutacijami in kombinacijami treh občutljivih komponent: optičnega sistema, detekcijskega elementa in pretvorbenega vezja. Oglejmo si še nekaj področij, kjer so infrardeči senzorji naredili razliko.
Uporaba infrardečega senzorja
1. Zaznavanje plina
Infrardeče optično načelo plinskega senzorja temelji na značilnostih selektivne absorpcije različnih molekul plina v bližnjem infrardečem območju. Za identifikacijo in določitev koncentracije plinske komponente v napravi za zaznavanje plina se uporablja razmerje med koncentracijo plina in absorpcijsko močjo (Lambertov zakon - zakon Billa Lamberta in Beera).
Infrardeči senzorji se lahko uporabijo za pridobitev infrardečega analiznega zemljevida, kot je prikazano na zgornji sliki. Molekule, sestavljene iz različnih atomov, bodo podvržene infrardeči absorpciji pod obsevanjem infrardeče svetlobe z isto frekvenco, kar bo povzročilo spremembe v intenzivnosti infrardeče svetlobe. Glede na različne valovne vrhove je mogoče določiti vrste plina, ki ga vsebuje zmes.
Glede na položaj posameznega infrardečega absorpcijskega vrha je mogoče določiti le, katere skupine obstajajo v molekuli plina. Za natančno določitev vrste plina moramo pogledati položaje vseh absorpcijskih vrhov v srednjem infrardečem območju plina, in sicer infrardeči absorpcijski prstni odtis plina. Z infrardečim spektrom je mogoče hitro analizirati vsebnost vsakega plina v zmesi.
Infrardeči plinski senzorji se pogosto uporabljajo v petrokemični in metalurški industriji, rudarstvu, spremljanju onesnaženosti zraka in odkrivanju plina, kmetijstvu in drugih panogah. Trenutno so srednji infrardeči laserji dragi. Verjamem, da bodo v prihodnosti, ko bo veliko industrij uporabljalo infrardeče senzorje za zaznavanje plina, infrardeči plinski senzorji postali še bolj odlični in cenejši.
2. Merjenje infrardeče razdalje
Infrardeči senzor za merjenje razdalje je vrsta zaznavne naprave, ki uporablja infrardeči žarek kot merilni medij, ima široko merilno območje in kratek odzivni čas ter se uporablja predvsem v sodobni znanosti in tehnologiji, nacionalni obrambi ter industrijski in kmetijski panogi.
Infrardeči senzor razdalje ima par diod za oddajanje in sprejemanje infrardečega signala. Infrardeči senzor razdalje oddaja žarek infrardeče svetlobe, ki po obsevanju predmeta tvori odbojni proces, po prejemu signala pa se odbije do senzorja in nato s pomočjo CCD obdelave slike sprejema podatke o časovni razliki, ki jih oddaja in sprejema. Po obdelavi signala procesor izračuna razdaljo do predmeta. To se lahko uporablja ne le na naravnih površinah, temveč tudi na odsevnih ploščah. Merjenje razdalje, visokofrekvenčni odziv, primerno za zahtevna industrijska okolja.
3. Infrardeči prenos
Prenos podatkov z uporabo infrardečih senzorjev se prav tako pogosto uporablja. Daljinski upravljalnik televizorja uporablja infrardeče prenosne signale za daljinsko upravljanje televizorja; mobilni telefoni lahko prenašajo podatke prek infrardečega prenosa. To so aplikacije, ki obstajajo že od samega razvoja infrardeče tehnologije.
4. Infrardeča termalna slika
Termovizijska kamera je pasivni senzor, ki lahko zajame infrardeče sevanje, ki ga oddajajo vsi predmeti, katerih temperatura je višja od absolutne ničle. Termovizijska kamera je bila prvotno razvita kot vojaško orodje za nadzor in nočni vid, vendar je s širšo uporabo cena padla, kar je močno razširilo področje uporabe. Uporaba termovizijske kamere vključuje uporabo v živalih, kmetijstvu, gradbeništvu, zaznavanju plinov, industriji in vojski, pa tudi za zaznavanje, sledenje in identifikacijo ljudi. V zadnjih letih se infrardeča termovizijska kamera uporablja na številnih javnih mestih za hitro merjenje temperature izdelkov.
5. Infrardeča indukcija
Infrardeče indukcijsko stikalo je avtomatsko krmilno stikalo, ki temelji na tehnologiji infrardeče indukcije. Svojo funkcijo avtomatskega krmiljenja uresničuje z zaznavanjem infrardeče toplote, ki jo oddaja zunanji svet. Hitro lahko odpre svetilke, avtomatska vrata, protivlomne alarme in drugo električno opremo.
Skozi Fresnelovo lečo infrardečega senzorja lahko stikalo zazna razpršeno infrardečo svetlobo, ki jo oddaja človeško telo, in tako doseže različne funkcije samodejnega krmiljenja, kot je vklop luči. V zadnjih letih se je zaradi priljubljenosti pametnih domov infrardeče zaznavanje začelo uporabljati tudi v pametnih smetnjakih, pametnih straniščih, pametnih stikalih za geste, indukcijskih vratih in drugih pametnih izdelkih. Infrardeče zaznavanje ni namenjeno le zaznavanju ljudi, temveč se nenehno posodablja za doseganje več funkcij.
Zaključek
V zadnjih letih se je industrija interneta stvari hitro razvila in ima široke tržne možnosti. V tem kontekstu je trg infrardečih senzorjev prav tako še naprej rasel. Zato se kitajski trg infrardečih detektorjev še naprej povečuje. Po podatkih je leta 2019 velikost kitajskega trga infrardečih detektorjev znašala skoraj 400 milijonov juanov, do leta 2020 pa skoraj 500 milijonov juanov. Skupaj s povpraševanjem po infrardečem merjenju temperature za epidemije in nevtralizaciji ogljika za infrardeče zaznavanje plinov bo velikost trga infrardečih senzorjev v prihodnosti ogromna.
Čas objave: 16. maj 2022