Bron: Ulink Media
In het post-epidemische tijdperk zijn infraroodsensoren onmisbaar geworden. Tijdens het reizen moeten we steeds opnieuw onze temperatuur laten meten voordat we onze bestemming bereiken. Infraroodsensoren spelen dan ook een belangrijke rol bij temperatuurmetingen. Laten we de infraroodsensor eens nader bekijken.
Inleiding tot infraroodsensoren
Alles boven het absolute nulpunt (-273 °C) zendt als het ware continu infraroodenergie uit in de omgeving. Een infraroodsensor is in staat deze infraroodenergie te detecteren en om te zetten in elektrische energie. Een infraroodsensor bestaat uit een optisch systeem, een detectie-element en een omzettingscircuit.
Optische systemen kunnen, afhankelijk van hun structuur, worden onderverdeeld in transmissie- en reflectiesystemen. Een transmissiesysteem vereist twee componenten: een zend- en een ontvangstcomponent voor infraroodstraling. Een reflectiesysteem daarentegen heeft slechts één sensor nodig om de gewenste informatie te verzamelen.
Het detectie-element kan, afhankelijk van het werkingsprincipe, worden onderverdeeld in thermische detectie-elementen en foto-elektrische detectie-elementen. Thermistors zijn de meest gebruikte thermistors. Wanneer een thermistor wordt blootgesteld aan infraroodstraling, stijgt de temperatuur en verandert de weerstand (deze verandering kan groter of kleiner zijn, omdat thermistors kunnen worden onderverdeeld in thermistors met een positieve en thermistors met een negatieve temperatuurcoëfficiënt). Deze verandering kan via een conversiecircuit worden omgezet in een elektrisch signaal. Foto-elektrische detectie-elementen worden veel gebruikt als lichtgevoelige elementen en zijn meestal gemaakt van loodsulfide, loodselenide, indiumarsenide, antimoonarsenide, kwikcadmiumtelluride-ternaire legeringen, germanium en siliciumgedoteerde materialen.
Afhankelijk van de gebruikte signaalverwerkings- en conversiecircuits kunnen infraroodsensoren worden onderverdeeld in analoge en digitale typen. Het signaalverwerkingscircuit van een analoge pyroelektrische infraroodsensor bestaat uit een veldeffecttransistor, terwijl het signaalverwerkingscircuit van een digitale pyroelektrische infraroodsensor een digitale chip is.
Veel functies van infraroodsensoren worden gerealiseerd door verschillende permutaties en combinaties van drie gevoelige componenten: het optische systeem, het detectie-element en het conversiecircuit. Laten we eens kijken naar enkele andere gebieden waar infraroodsensoren een verschil hebben gemaakt.
Toepassing van infraroodsensoren
1. Gasdetectie
Het optische principe van een infraroodgassensor is gebaseerd op de selectieve absorptiekarakteristieken van verschillende gasmoleculen in het nabij-infraroodspectrum. De relatie tussen gasconcentratie en absorptiesterkte (de wet van Lambert-Beer) wordt gebruikt om de concentratie van gascomponenten te bepalen.
Infraroodsensoren kunnen worden gebruikt om de infraroodanalysekaart te verkrijgen zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding. Moleculen die uit verschillende atomen bestaan, ondergaan infraroodabsorptie onder bestraling met infrarood licht van dezelfde frequentie, wat resulteert in veranderingen in de intensiteit van het infrarood licht. Aan de hand van de verschillende golflengtepieken kan het type gas in het mengsel worden bepaald.
Aan de hand van de positie van een enkele infraroodabsorptiepiek kan alleen worden bepaald welke groepen er in het gasmolecuul aanwezig zijn. Om het type gas nauwkeurig te bepalen, moeten we kijken naar de posities van alle absorptiepieken in het midden-infraroodgebied van het gas, oftewel de infraroodabsorptie-vingerafdruk van het gas. Met behulp van een infraroodspectrum kan de samenstelling van elk gas in het mengsel snel worden geanalyseerd.
Infraroodgassensoren worden veel gebruikt in de petrochemische en metallurgische industrie, de mijnbouw, voor luchtverontreinigingsmonitoring en detectie in verband met koolstofneutralisatie, de landbouw en andere sectoren. Momenteel zijn midden-infraroodlasers duur. Ik ben ervan overtuigd dat infraroodgassensoren in de toekomst, naarmate meer industrieën ze gebruiken voor gasdetectie, steeds beter en goedkoper zullen worden.
2. Infrarood afstandsmeting
Een infrarood afstandssensor is een soort detectieapparaat dat infrarood als meetmedium gebruikt. Het heeft een breed meetbereik en een korte reactietijd en wordt voornamelijk gebruikt in de moderne wetenschap en technologie, defensie en de industrie en landbouw.
Een infrarood afstandssensor heeft een paar infraroodsignaalzend- en -ontvangdiodes. De sensor zendt een infraroodstraal uit, die na bestraling op een object reflecteert. De gereflecteerde straal ontvangt het signaal van de sensor, waarna een CCD-camera de tijdsverschillen verwerkt en de afstand tot het object berekent. Deze sensor is niet alleen geschikt voor natuurlijke oppervlakken, maar ook voor reflecterende panelen. De sensor meet afstanden, heeft een hoge frequentierespons en is daardoor geschikt voor veeleisende industriële omgevingen.
3. De infraroodtransmissie
Gegevensoverdracht met behulp van infraroodsensoren wordt ook veel gebruikt. Tv-afstandsbedieningen gebruiken infraroodsignalen om de tv op afstand te bedienen; mobiele telefoons kunnen gegevens verzenden via infrarood. Dit zijn toepassingen die al bestaan sinds de ontwikkeling van infraroodtechnologie.
4. Infrarood thermische afbeelding
Een warmtebeeldcamera is een passieve sensor die de infraroodstraling kan vastleggen die wordt uitgezonden door alle objecten waarvan de temperatuur hoger is dan het absolute nulpunt. De warmtebeeldcamera werd oorspronkelijk ontwikkeld als militair bewakings- en nachtzichtinstrument, maar naarmate het gebruik ervan toenam, daalde de prijs, waardoor het toepassingsgebied sterk werd uitgebreid. Toepassingen van warmtebeeldcamera's omvatten onder andere de detectie van dieren, landbouwproducten, gebouwen, gassen, industriële en militaire toepassingen, evenals het detecteren, volgen en identificeren van mensen. De laatste jaren wordt infrarood warmtebeeldtechnologie op veel openbare plaatsen gebruikt om snel de temperatuur van producten te meten.
5. Infraroodinductie
Een infrarood inductieschakelaar is een automatische schakelaar die werkt met infrarood inductietechnologie. De automatische bediening vindt plaats door de infraroodstraling van de buitenwereld te detecteren. Hiermee kunnen lampen, automatische deuren, inbraakalarmen en andere elektrische apparaten snel worden ingeschakeld.
Door de Fresnel-lens van de infraroodsensor kan het verstrooide infraroodlicht dat door het menselijk lichaam wordt uitgezonden, door de schakelaar worden gedetecteerd, waardoor diverse automatische functies, zoals het inschakelen van de verlichting, mogelijk worden. De laatste jaren, met de opkomst van slimme huizen, wordt infrarooddetectie ook gebruikt in slimme prullenbakken, slimme toiletten, slimme schakelaars met gebarenbediening, inductiedeuren en andere slimme producten. Infrarooddetectie beperkt zich niet alleen tot het detecteren van mensen, maar wordt voortdurend doorontwikkeld om meer functionaliteiten te bieden.
Conclusie
De afgelopen jaren heeft de Internet of Things-industrie zich snel ontwikkeld en heeft ze een breed marktperspectief. In deze context is ook de markt voor infraroodsensoren verder gegroeid. Daardoor blijft de omvang van de Chinese markt voor infrarooddetectoren toenemen. Volgens gegevens bedroeg de Chinese markt voor infrarooddetectoren in 2019 bijna 400 miljoen yuan, en zal deze naar verwachting in 2020 bijna 500 miljoen yuan bedragen. Gecombineerd met de vraag naar infraroodtemperatuurmetingen in verband met epidemieën en infraroodgasdetectie voor CO2-neutralisatie, zal de markt voor infraroodsensoren in de toekomst enorm groeien.
Geplaatst op: 16 mei 2022