Bron: Ulink Media
In het post-epidemische tijdperk zijn we ervan overtuigd dat infraroodsensoren onmisbaar zijn in het dagelijks leven. Tijdens het woon-werkverkeer moeten we de temperatuur steeds opnieuw meten voordat we onze bestemming bereiken. Als temperatuurmeter met een groot aantal infraroodsensoren spelen ze in feite vele belangrijke rollen. Laten we de infraroodsensor eens nader bekijken.
Inleiding tot infraroodsensoren
Alles boven het absolute nulpunt (-273 °C) zendt als het ware constant infraroodenergie uit naar de omringende ruimte. Een infraroodsensor kan de infraroodenergie van het object waarnemen en omzetten in elektrische componenten. Een infraroodsensor bestaat uit een optisch systeem, een detectie-element en een conversiecircuit.
Optische systemen kunnen worden onderverdeeld in transmissietype en reflectietype, afhankelijk van hun structuur. Transmissie vereist twee componenten: één die infrarood doorlaat en één die infrarood ontvangt. De reflector daarentegen heeft slechts één sensor nodig om de gewenste informatie te verzamelen.
Het detectie-element kan, afhankelijk van het werkingsprincipe, worden onderverdeeld in een thermisch detectie-element en een foto-elektrisch detectie-element. Thermistors zijn de meest gebruikte thermistoren. Wanneer een thermistor wordt blootgesteld aan infraroodstraling, stijgt de temperatuur en verandert de weerstand (deze verandering kan groter of kleiner zijn, omdat de thermistor kan worden onderverdeeld in een thermistor met een positieve temperatuurcoëfficiënt en een thermistor met een negatieve temperatuurcoëfficiënt). Deze weerstand kan via het conversiecircuit worden omgezet in een elektrisch signaal. Foto-elektrische detectie-elementen worden vaak gebruikt als lichtgevoelige elementen en zijn meestal gemaakt van loodsulfide, loodselenide, indiumarsenide, antimoonarsenide, kwikcadmiumtelluride-legering, germanium en silicium.
Afhankelijk van de verschillende signaalverwerkings- en conversiecircuits kunnen infraroodsensoren worden onderverdeeld in analoge en digitale types. Het signaalverwerkingscircuit van een analoge pyro-elektrische infraroodsensor is een veldeffectbuis, terwijl het signaalverwerkingscircuit van een digitale pyro-elektrische infraroodsensor een digitale chip is.
Veel functies van infraroodsensoren worden gerealiseerd door verschillende permutaties en combinaties van drie gevoelige componenten: een optisch systeem, een detectie-element en een conversiecircuit. Laten we eens kijken naar enkele andere gebieden waar infraroodsensoren een verschil hebben gemaakt.
Toepassing van infraroodsensor
1. Gasdetectie
Het principe van gassensoren op basis van infraroodoptica is gebaseerd op de selectieve absorptiekarakteristieken van verschillende gasmoleculen in het nabij-infraroodspectrum. Daarbij wordt gebruikgemaakt van de relatie tussen gasconcentratie en absorptiesterkte (wet van Lambert-Beer) om de concentratie van gascomponenten te identificeren en te bepalen.
Infraroodsensoren kunnen worden gebruikt om de infraroodanalysekaart te verkrijgen, zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding. Moleculen bestaande uit verschillende atomen ondergaan infraroodabsorptie onder invloed van infraroodlicht met dezelfde frequentie, wat resulteert in veranderingen in de intensiteit van het infraroodlicht. Aan de hand van verschillende golfpieken kunnen de soorten gassen in het mengsel worden bepaald.
Aan de hand van de positie van een enkele infraroodabsorptiepiek kunnen alleen de groepen in het gasmolecuul worden bepaald. 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 infraroodabsorptievingerafdruk van het gas. Met het infraroodspectrum kan de samenstelling van elk gas in het mengsel snel worden geanalyseerd.
Infraroodgassensoren worden veel gebruikt in de petrochemische industrie, de metaalindustrie, de mijnbouw, de monitoring van luchtvervuiling en CO2-neutralisatie, de landbouw en andere sectoren. Momenteel zijn mid-infraroodlasers duur. Ik verwacht dat infraroodgassensoren in de toekomst, nu een groot aantal industrieën infraroodsensoren gebruikt om gas te detecteren, steeds beter en goedkoper zullen worden.
2. Infrarood afstandsmeter
Infrarood-afstandssensor is een soort sensorapparaat dat infrarood gebruikt als meetmedium, een breed meetbereik heeft, een korte responstijd en voornamelijk wordt gebruikt in de moderne wetenschap en technologie, nationale defensie en industriële en agrarische sectoren.
Een infraroodafstandssensor bestaat uit een paar infraroodsignaalzend- en -ontvangstdiodes. De infraroodafstandssensor zendt een bundel infraroodlicht uit, reflecteert het object na bestraling, reflecteert het na ontvangst van het signaal naar de sensor en gebruikt vervolgens CCD-beeldverwerking om de tijdsverschilgegevens te ontvangen en te verzenden. De afstand tot het object wordt berekend na verwerking door de signaalprocessor. Dit kan niet alleen worden gebruikt op natuurlijke oppervlakken, maar ook op reflecterende panelen. De afstandsmeter heeft een hoge frequentierespons en is geschikt voor zware industriële omgevingen.
3. De infraroodtransmissie
Gegevensoverdracht met behulp van infraroodsensoren wordt ook veel gebruikt. De afstandsbediening van een tv gebruikt infraroodsignalen om de tv op afstand te bedienen; mobiele telefoons kunnen gegevens via infrarood verzenden. Deze toepassingen bestaan al sinds de eerste infraroodtechnologie werd ontwikkeld.
4. Infrarood thermisch beeld
Warmtebeeldcamera's zijn passieve sensoren die de infraroodstraling kunnen vastleggen die wordt uitgezonden door objecten waarvan de temperatuur hoger is dan het absolute nulpunt. De warmtebeeldcamera werd oorspronkelijk ontwikkeld als militair bewakings- en nachtzichtinstrument, maar naarmate de toepassing ervan steeds breder werd, daalde de prijs, waardoor het toepassingsgebied aanzienlijk werd uitgebreid. Toepassingen van warmtebeeldcamera's zijn onder andere dier-, landbouw-, bouw-, gas-, industriële en militaire toepassingen, evenals detectie, tracking en identificatie van mensen. De laatste jaren worden infrarood-warmtebeelden op veel openbare plaatsen gebruikt om snel de temperatuur van producten te meten.
5. Infraroodinductie
Een infraroodinductieschakelaar is een automatische schakelaar gebaseerd op infraroodinductietechnologie. Deze schakelaar realiseert zijn automatische bediening door de infraroodwarmte van de buitenwereld te detecteren. Hij kan snel lampen, automatische deuren, antidiefstalalarmen en andere elektrische apparatuur openen.
Via de Fresnel-lens van de infraroodsensor kan het verstrooide infraroodlicht dat door het menselijk lichaam wordt uitgezonden, door de schakelaar worden gedetecteerd, zodat verschillende automatische bedieningsfuncties kunnen worden uitgevoerd, zoals het inschakelen van het licht. Met de populariteit van smart home-producten wordt infrarooddetectie de laatste jaren ook gebruikt in slimme prullenbakken, slimme toiletten, slimme bewegingsschakelaars, inductiedeuren en andere slimme producten. Infrarooddetectie gaat niet alleen over het detecteren van mensen, maar wordt voortdurend bijgewerkt om meer functies te realiseren.
Conclusie
De afgelopen jaren heeft de Internet of Things-industrie zich snel ontwikkeld en biedt een breed marktperspectief. In deze context is ook de markt voor infraroodsensoren verder gegroeid. De Chinese markt voor infrarooddetectoren blijft daarom groeien. Volgens gegevens bedroeg de Chinese markt voor infrarooddetectoren in 2019 bijna 400 miljoen yuan, tegen 2020 bijna 500 miljoen yuan. Gecombineerd met de vraag naar infraroodtemperatuurmeting bij epidemieën en koolstofneutralisatie voor infraroodgasdetectie, zal de markt voor infraroodsensoren in de toekomst enorm zijn.
Geplaatst op: 16 mei 2022