חיישני אינפרא אדום הם לא רק מדחום

מקור: Ulink Media

בעידן שלאחר המגפה, אנו מאמינים שחיישני אינפרא אדום הם הכרחיים בכל יום. בתהליך הנסיעה, עלינו לעבור מדידת טמפרטורה שוב ושוב לפני שנוכל להגיע ליעד. כמדידת טמפרטורה עם מספר רב של חיישני אינפרא אדום, למעשה, ישנם תפקידים חשובים רבים. לאחר מכן, בואו נסתכל היטב על חיישן האינפרא אדום.

מבוא לחיישני אינפרא אדום

כל דבר שמעל האפס המוחלט (-273 מעלות צלזיוס) פולט כל הזמן אנרגיית אינפרא אדום לחלל שמסביב, כביכול. וחיישן אינפרא אדום, מסוגל להרגיש את אנרגיית האינפרא אדום של האובייקט ולהמיר אותו לרכיבים חשמליים. חיישן אינפרא אדום מורכב ממערכת אופטית, אלמנט זיהוי ומעגל המרה.

ניתן לחלק מערכת אופטית לסוג שידור וסוג השתקפות לפי מבנה שונה. שידור דורש שני רכיבים, אחד משדר אינפרא אדום ואחד קולט אינפרא אדום. המשקף, לעומת זאת, זקוק לחיישן אחד בלבד כדי לאסוף את המידע הרצוי.

ניתן לחלק את אלמנט הזיהוי לאלמנט זיהוי תרמי ואלמנט זיהוי פוטואלקטרי על פי עקרון העבודה. תרמיסטורים הם התרמיסטורים הנפוצים ביותר. כאשר התרמיסטור נתון לקרינת אינפרא אדום, הטמפרטורה עולה, וההתנגדות משתנה (שינוי זה עשוי להיות גדול או קטן יותר, מכיוון שניתן לחלק תרמיסטור לתרמיסטור מקדם טמפרטורה חיובי ותרמיסטור מקדם טמפרטורה שלילי), שניתן להמיר לפלט אות חשמלי דרך מעגל ההמרה. רכיבי זיהוי פוטו-אלקטרי משמשים בדרך כלל כיסודות רגישים לאור, בדרך כלל עשויים מעופרת גופרית, עופרת סלניד, אינדיום ארסניד, אנטימון ארסניד, סגסוגת טרנרית כספית קדמיום טלוריד, חומרים מסוממים גרמניום וסיליקון.

על פי מעגלי עיבוד האותות וההמרה השונים, ניתן לחלק חיישני אינפרא אדום לסוג אנלוגי ודיגיטלי. מעגל עיבוד האותות של חיישן אינפרא אדום פירואלקטרי אנלוגי הוא צינור אפקט שדה, בעוד שמעגל עיבוד האותות של חיישן אינפרא אדום פירואלקטרי הוא שבב דיגיטלי.

פונקציות רבות של חיישן אינפרא אדום מתממשות באמצעות תמורות שונות ושילובים של שלושה רכיבים רגישים: מערכת אופטית, אלמנט זיהוי ומעגל המרה. בואו נסתכל על כמה תחומים אחרים שבהם חיישני אינפרא אדום עשו את ההבדל.

יישום של חיישן אינפרא אדום

1. גילוי גז

עקרון אופטי אינפרא אדום של חיישן גז הוא סוג של מבוסס על מאפייני ספיגה סלקטיבית ספקטרלית קרובה לאינפרא אדום של מולקולות גז שונות, השימוש בריכוז הגז וחוזק הספיגה (למברט - חוק למברט באר) כדי לזהות ולקבוע את ריכוז הגז של מרכיבי הגז. מכשיר חישה.

ניתן להשתמש בחיישני אינפרא אדום כדי לקבל את מפת ניתוח האינפרא אדום כפי שמוצג באיור למעלה. מולקולות המורכבות מאטומים שונים יעברו בליעת אינפרא אדום תחת קרינת אור אינפרא אדום באותה תדר, וכתוצאה מכך שינויים בעוצמת האור האינפרא אדום. על פי שיאי גלים שונים, ניתן לקבוע את סוגי הגז הכלולים בתערובת.

על פי מיקומו של שיא ספיגת אינפרא אדום בודד, ניתן לקבוע רק אילו קבוצות קיימות במולקולת הגז. כדי לקבוע במדויק את סוג הגז, עלינו להסתכל על המיקומים של כל שיאי הספיגה באזור האינפרא אדום האמצעי של הגז, כלומר, טביעת האצבע של הספיגה האינפרא אדום של הגז. עם ספקטרום אינפרא אדום, ניתן לנתח במהירות את התוכן של כל גז בתערובת.

חיישני גז אינפרא אדום נמצאים בשימוש נרחב בתעשייה פטרוכימית, מתכות, כרייה במצב עבודה, ניטור זיהום אוויר וזיהוי הקשור לנטרול פחמן, חקלאות ותעשיות אחרות. כיום, לייזרים אינפרא אדום בינוני הם יקרים. אני מאמין שבעתיד, כשמספר רב של תעשיות ישתמשו בחיישני אינפרא אדום לזיהוי גז, חיישני גז אינפרא אדום יהפכו למצוינים וזולים יותר.

2. מדידת מרחק אינפרא אדום

חיישן טווח אינפרא אדום הוא סוג של מכשיר חישה, הוא להשתמש באינפרא אדום כאמצעי מדידה של מערכת, טווח מדידה רחב, זמן תגובה קצר, המשמש בעיקר במדע וטכנולוגיה מודרניים, בהגנה לאומית ובתחומי תעשייה וחקלאות.

לחיישן טווח אינפרא אדום יש זוג דיודות משדרות וקליטות אות אינפרא אדום, באמצעות חיישן טווח אינפרא אדום לפליטת אלומת אור אינפרא אדום, יצירת תהליך השתקפות לאחר הקרנה לאובייקט, השתקפות לחיישן לאחר קבלת האות, ולאחר מכן שימוש ב-CCD. עיבוד תמונה קליטת שידור וקבלה של נתוני הפרש הזמן. המרחק של האובייקט מחושב לאחר עיבוד על ידי מעבד האותות. זה יכול לשמש לא רק על משטחים טבעיים, אלא גם על לוחות רפלקטיביים. מדידת מרחק, תגובה בתדר גבוה, מתאים לסביבות תעשייתיות קשות.

3. שידור האינפרא אדום

העברת נתונים באמצעות חיישני אינפרא אדום גם היא בשימוש נרחב. שלט רחוק לטלוויזיה משתמש באותות שידור אינפרא אדום כדי לשלוט מרחוק בטלוויזיה; טלפונים ניידים יכולים להעביר נתונים באמצעות שידור אינפרא אדום. אלו יישומים שקיימים מאז שפותחה לראשונה טכנולוגיית האינפרא אדום.

4. תמונה תרמית אינפרא אדום

צילום תרמי הוא חיישן פסיבי שיכול ללכוד את קרינת האינפרה האדומה הנפלטת מכל העצמים שהטמפרטורה שלהם גבוהה מהאפס המוחלט. הצילום התרמי פותח במקור ככלי מעקב צבאי וראיית לילה, אך ככל שהפך לשימוש נרחב יותר, המחיר ירד, ובכך הרחיב מאוד את תחום היישום. יישומי הדמיה תרמית כוללים יישומים של בעלי חיים, חקלאות, בניין, גילוי גז, יישומים תעשייתיים וצבאיים, כמו גם זיהוי, מעקב וזיהוי אנושיים. בשנים האחרונות נעשה שימוש בתמונה התרמית של אינפרא אדום במקומות ציבוריים רבים למדידה מהירה של הטמפרטורה של מוצרים.

5. אינדוקציה אינפרא אדום

מתג אינדוקציה אינפרא אדום הוא מתג בקרה אוטומטי המבוסס על טכנולוגיית אינדוקציה אינפרא אדום. הוא מממש את פונקציית הבקרה האוטומטית שלו על ידי חישת החום האינפרא אדום הנפלט מהעולם החיצון. זה יכול לפתוח במהירות מנורות, דלתות אוטומטיות, אזעקות נגד גניבה וציוד חשמלי אחר.

דרך עדשת Fresnel של חיישן האינפרא אדום, ניתן לחוש את האור האינפרא אדום המפוזר על ידי גוף האדם על ידי המתג, כדי לממש פונקציות בקרה אוטומטיות שונות כגון הדלקת האור. בשנים האחרונות, עם הפופולריות של הבית החכם, נעשה שימוש בחיישת אינפרא אדום גם בפחי אשפה חכמים, שירותים חכמים, מתגי מחוות חכמים, דלתות אינדוקציה ומוצרים חכמים נוספים. חישת אינפרא אדום היא לא רק חישה של אנשים, אלא מתעדכנת כל הזמן כדי להשיג פונקציות נוספות.

מַסְקָנָה

בשנים האחרונות, תעשיית האינטרנט של הדברים התפתחה במהירות ויש לה סיכוי שוק רחב. בהקשר זה, גם שוק חיישני האינפרא אדום זכה לצמיחה נוספת. לכן, קנה המידה של שוק גלאי האינפרא אדום של סין ממשיך לגדול. על פי נתונים, בשנת 2019, גודל שוק גלאי האינפרא אדום של סין עומד על כמעט 400 מיליון יואן, עד 2020 או כמעט 500 מיליון יואן. בשילוב עם הדרישה למדידת טמפרטורת אינפרא אדום של מגיפה וניטרול פחמן לזיהוי גז אינפרא אדום, גודל השוק של חיישני אינפרא אדום יהיה עצום בעתיד.