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紅外熱傳感器
閱讀�3175�(shí)間:2017-07-04 10:59:57

    紅外傳感系統(tǒng)是用紅外線為介質(zhì)的測量系�(tǒng),按照功能可分成五類� 按探測機(jī)理可分成為光子探測器和熱探測�� 紅外傳感技�(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代科技、國防和工農(nóng)�(yè)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)�

概述

    紅外線技�(shù)在測速系�(tǒng)中已�(jīng)得到了廣泛應(yīng)�,許多產(chǎn)品已�(yùn)用紅外線技�(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)車輛測�、探測等研究。紅外線�(yīng)用速度測量�(lǐng)域時(shí),最難克服的是受�(qiáng)太陽光等多種含有紅外線的光源干擾。外界光源的干擾成為紅外線應(yīng)用于野外的瓶�。針對此問題,這里提出一種紅外線測速傳感器�(shè)�(jì)方案,該�(shè)�(jì)方案能夠?yàn)槎帱c(diǎn)測量即時(shí)速度和階段加速度提供技�(shù)支持,可�(yīng)用于公路測速和生產(chǎn)線下料的速度稱量等工�(yè)生產(chǎn)中需要測量速度的環(huán)節(jié)�

    紅外線對射管的驅(qū)�(dòng)分為電平型和脈沖型兩種驅(qū)�(dòng)方式。由紅外線對射管陣列組成分離型光電傳感器。該傳感器的�(chuàng)新點(diǎn)在于能夠抵抗外界的強(qiáng)光干�。太陽光中含有對紅外線接收管�(chǎn)生干擾的紅外�,該光線能夠?qū)⒓t外線接收二極管導(dǎo)通,使系�(tǒng)�(chǎn)生誤�,甚至導(dǎo)致整�(gè)系統(tǒng)癱瘓。本傳感器的�(yōu)�(diǎn)在于能夠�(shè)置多�(diǎn)采集,對射管陣列的間距和陣列�(shù)量可根據(jù)需求選��

    紅外技�(shù)已經(jīng)眾所周知,這項(xiàng)技�(shù)在現(xiàn)代科技、國防科技和工�(nóng)�(yè)科技等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)�。紅外傳感系�(tǒng)是用紅外線為介質(zhì)的測量系�(tǒng),按照功能能夠分成五類:

    �1)輻射計(jì),用于輻射和光譜測量�

    �2)搜索和跟蹤系統(tǒng),用于搜索和跟蹤紅外目標(biāo),確定其空間位置并對它的�(yùn)�(dòng)�(jìn)行跟��

    �3)熱成像系統(tǒng),可�(chǎn)生整�(gè)目標(biāo)紅外輻射的分布圖��

    �4)紅外測距和通信系統(tǒng)�

    �5)混合系�(tǒng),是指以上各類系�(tǒng)中的兩�(gè)或者多�(gè)的組��

    紅外傳感器根�(jù)探測�(jī)理可分成為:光子探測器(基于光電效應(yīng))和熱探測器(基于熱效應(yīng)��

原理

    待測目標(biāo)

    根據(jù)待測目標(biāo)的紅外輻射特性可�(jìn)行紅外系�(tǒng)的設(shè)定�

    大氣衰減

    待測目標(biāo)的紅外輻射通過地球大氣層時(shí),由于氣體分子和各種氣體以及各種溶膠粒的散射和吸收,將使得紅外源�(fā)出的紅外輻射�(fā)生衰��

    光學(xué)接收�

    它接收目�(biāo)的部分紅外輻射并傳輸給紅外傳感器。相�(dāng)于雷�(dá)天線,常用是物鏡�

    輻射�(diào)制器

    對來自待測目�(biāo)的輻射調(diào)制成交變的輻射光,提供目�(biāo)方位信息,并可濾除大面積的干擾信�。又稱調(diào)制盤和斬波器,它具有多種�(jié)�(gòu)�

    紅外探測�

    這是紅外系統(tǒng)的核心。它是利用紅外輻射與物質(zhì)相互作用所呈現(xiàn)出來的物理效�(yīng)探測紅外輻射的傳感器,多�(shù)情況下是利用這種相互作用所呈現(xiàn)出的電學(xué)效應(yīng)。此類探測器可分為光子探測器和熱敏感探測器兩大類��

    探測器制冷器

    由于某些探測器必須要在高溫下工作,所以相�(yīng)的系�(tǒng)必須有制冷設(shè)�。經(jīng)過制冷,�(shè)備可以縮短響�(yīng)�(shí)�,提高探測靈敏度�

    信號處理系統(tǒng)

    將探測的信號�(jìn)行放�、濾�,并從這些信號中提取出信息。然后將此類信息�(zhuǎn)化成為所需要的格式,輸送到控制�(shè)備或者顯示器中�

    顯示�(shè)�

    這是紅外�(shè)備的終端�(shè)�。常用的顯示器有示波�、顯像管、紅外感光材�、指示儀器和記錄儀等�

    依照上面的流�,紅外系�(tǒng)就可以完成相�(yīng)的物理量的測�。紅外系�(tǒng)的核心是紅外探測器,按照探測的機(jī)理的不同,可以分為熱探測器和光子探測器兩大類。下面以熱探測器為例子來分析探測器的原理�

    熱探測器是利用輻射熱效應(yīng),使探測元件接收到輻射能后引起溫度升高,�(jìn)而使探測器中依賴于溫度的性能�(fā)生變�。檢測其中某一性能的變化,便可探測出輻�。多�(shù)情況下是通過熱電變化來探測輻射的。當(dāng)元件接收輻射,引起非電量的物理變化時(shí),可以通過適當(dāng)?shù)淖儞Q后測量相�(yīng)的電量變��

    紅外傳感器已�(jīng)在現(xiàn)代化的生�(chǎn)�(shí)踐中�(fā)揮著它的巨大作用,隨著探測設(shè)備和其他部分的技�(shù)的提�,紅外傳感器能夠擁有更多的性能和更好的靈敏��

�(fā)展前�

    咨詢公司INTECHNOCONSULTING的傳感器市場�(bào)告顯��2008年全球傳感器市場容量�506億美元,�(yù)�(jì)2010年全球傳感器市場可達(dá)600億美元以�。調(diào)查顯示,東歐、亞太區(qū)和加拿大成為傳感器市場增長最快的地區(qū),而美�、德�、日本依舊是傳感器市場分布的地區(qū)。就世界范圍而言,傳感器市場上增長最快的依舊是汽車市場,占第二位的是過程控制市場,看好通訊市場前景�

    一些傳感器市場比如壓力傳感�、溫度傳感器、流量傳感器、水平傳感器已表�(xiàn)出成熟市場的特征。流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器的市場規(guī)模,分別占到整�(gè)傳感器市場的21%�19%�14%。傳感器市場的主要增長來自于無線傳感�、MEMS(MICRO-ELECTRO-MECHANICALSYSTEMS,微�(jī)電系�(tǒng))傳感�、生物傳感器等新興傳感器。其�,無線傳感器�2007-2010年復(fù)合年增長率預(yù)�(jì)會超�25%�

    全球的傳感器市場在不斷變化的�(chuàng)新之中呈�(xiàn)出快速增長的趨勢。有�(guān)專家指出,傳感器�(lǐng)域的主要技�(shù)將在�(xiàn)有基�(chǔ)上予以延伸和提高,各國將競相加速新一代傳感器的開�(fā)和產(chǎn)�(yè)�,競爭也將日益激�。新技�(shù)的發(fā)展將重新定義未來的傳感器市場,比如無線傳感器、光纖傳感器、智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型傳感器的出�(xiàn)與市場份額的�(kuò)大�

類型

    紅外線傳感器依動(dòng)作可分為�

    (1) 將紅外線一部份變換為熱,藉熱取出電阻值變化及電動(dòng)勢等輸出信號之熱��

    (2) 利用半導(dǎo)體遷徙現(xiàn)象吸收能量差之光電效果及利用因PN 接合之光電動(dòng)勢效果的量子��

    熱型的現(xiàn)象俗稱為焦熱效應(yīng),其中代表性者有測輻射熱� (THERMAL BOLOMETER),熱電堆(THERMOPILE)及熱�(PYROELECTRIC)元件�

    熱型的優(yōu)�(diǎn)有:可常溫動(dòng)作下操作,波長依存�(波長不同感度有很大之變化�)并不存在,造價(jià)便宜�

    缺點(diǎn):感度低、響�(yīng)�(MS之譜)�

    量子� 的優(yōu)�(diǎn):感度高、響�(yīng)快�(ΜS 之譜)�

    缺點(diǎn):必須冷�(液體�?dú)? 、有波長依存�、價(jià)格偏��

    紅外線傳感器特別是利用遠(yuǎn)紅外線范圍的感度做為人體檢出�,紅外線的波長比可見光長而比電波短。紅外線讓人覺得只由熱的物體放射出來,可是事�(shí)上不是如�,凡是存在于自然界的物體,如人類、火、冰等等全部都會射出紅外�,只是其波長因其物體的溫度而有差異而已。人體的體溫約為36�37°C,所放射出峰值為9�10微米的遠(yuǎn)紅外�,另外加熱至400�700°C的物�,可放射出峰值為3�5微米(不是MM)的中間紅外線�

�(guān)鍵性元�

    菲涅爾濾光透鏡,熱釋電紅外傳感器(PIR)和匹配低噪放大器�

    菲涅爾透鏡有兩�(gè)作用:一是聚焦作�,即將熱釋紅外信號折射在PIR上:二是將探測區(qū)�(nèi)分為若干�(gè)明區(qū)和暗區(qū),使�(jìn)入探測區(qū)的移�(dòng)物體(人)能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化的熱釋紅外信號。一般還會匹配低噪放大器,當(dāng)探測器上的環(huán)境溫度上升,尤其是接近人體正常體溫(37℃)�(shí),傳感器的靈敏度下降,經(jīng)由它對增益�(jìn)行補(bǔ)�,增加其靈敏度。輸出信號可用來�(qū)�(dòng)電子開關(guān),實(shí)�(xiàn)LED照明電路的開�(guān)控制。這是一款E27�(biāo)�(zhǔn)螺口燈頭的燈�,它的電源適用范圍是 AC180V-250V �50/60HZ), 紅外傳感器檢測范圍大約在3M�15M,它的標(biāo)�(zhǔn)�(chǎn)� IFS-BULB 3W燈具�(dá)80 LM �5W燈具�(dá)140 LM 。在LED光源模塊的中央部分嵌入紅外線傳感�。一旦紅外傳感器檢測到人的體溫,LED電燈泡將會在50秒內(nèi)自動(dòng)開啟與關(guān)�。適用于任何一種室�(nèi)�(yīng)�,如走廊、儲藏室、樓梯和大廳入口��

�(yīng)�

    輻射本質(zhì)

    紅外輻射的本�(zhì)

    紅外輻射的本�(zhì)是熱輻射。以波的形式在空間直線傳播,真空中以光速傳播當(dāng)物體溫度低于1000℃時(shí),向外輻射的不再是可見光,而是紅外光紅外線在通過大氣層時(shí), 有三�(gè)波段透過率高, 它們是2~2.6 ΜM�3~5 ΜM�8~14 ΜM。其波段如圖所示:

    紅外探測�

    紅外探測器分為熱探測器和光子探測器兩��

    �1)熱探測�

    利用紅外輻射的熱效應(yīng),探測器的敏感元件吸收輻射能后引起溫度升�,�(jìn)而使某些有關(guān)物理參數(shù)�(fā)生變�,通過測量物理參數(shù)的變化來確定探測器所吸收的紅外輻��

    �2)光子探測器

    利用入射光輻射的光子流與探測器材料中的電子互相作�,從而改變電子的能量狀�(tài),引起各種電�(xué)�(xiàn)��

    舉例

    �1)紅外測溫儀

    �2)紅外線氣體分析儀

維庫電子�,電子知�,一查百��

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