Quelle: Ulink Media
In der Zeit nach der Epidemie sind Infrarotsensoren unserer Meinung nach unverzichtbar. Auf dem Weg zur Arbeit müssen wir immer wieder Temperaturmessungen durchführen, bevor wir unser Ziel erreichen. Bei der Temperaturmessung mit einer großen Anzahl von Infrarotsensoren spielen sie tatsächlich viele wichtige Rollen. Werfen wir als Nächstes einen genaueren Blick auf den Infrarotsensor.
Einführung in Infrarotsensoren
Alles über dem absoluten Nullpunkt (-273 °C) gibt sozusagen ständig Infrarotenergie in den umgebenden Raum ab. Ein Infrarotsensor kann die Infrarotenergie eines Objekts erfassen und in elektrische Komponenten umwandeln. Er besteht aus einem optischen System, einem Detektorelement und einer Umwandlungsschaltung.
Optische Systeme lassen sich je nach Struktur in Transmissions- und Reflexionssysteme unterteilen. Die Transmission erfordert zwei Komponenten: eine für die Infrarotübertragung und eine für den Infrarotempfang. Der Reflektor hingegen benötigt nur einen Sensor, um die gewünschten Informationen zu erfassen.
Das Detektorelement kann je nach Funktionsprinzip in thermische und photoelektrische Detektorelemente unterteilt werden. Thermistoren sind die am häufigsten verwendeten Thermistoren. Wird der Thermistor Infrarotstrahlung ausgesetzt, steigt seine Temperatur und sein Widerstand ändert sich (diese Änderung kann größer oder kleiner sein, da Thermistoren in Thermistoren mit positivem und negativem Temperaturkoeffizienten unterteilt werden können). Über die Wandlerschaltung wird dies in ein elektrisches Ausgangssignal umgewandelt. Photoelektrische Detektorelemente werden üblicherweise als lichtempfindliche Elemente verwendet und bestehen üblicherweise aus Bleisulfid, Bleiselenid, Indiumarsenid, Antimonarsenid, Quecksilber-Cadmium-Tellurid-Dreistofflegierungen, Germanium und siliziumdotierten Materialien.
Infrarotsensoren lassen sich je nach den unterschiedlichen Signalverarbeitungs- und -umwandlungsschaltungen in analoge und digitale Typen unterteilen. Die Signalverarbeitungsschaltung eines analogen pyroelektrischen Infrarotsensors besteht aus einer Feldeffektröhre, während die Signalverarbeitungsschaltung eines digitalen pyroelektrischen Infrarotsensors aus einem digitalen Chip besteht.
Viele Funktionen von Infrarotsensoren werden durch verschiedene Permutationen und Kombinationen dreier empfindlicher Komponenten realisiert: optisches System, Detektionselement und Wandlerschaltung. Werfen wir einen Blick auf weitere Bereiche, in denen Infrarotsensoren einen Unterschied machen.
Anwendung des Infrarotsensors
1. Gaserkennung
Das Prinzip eines Gassensors mit Infrarotoptik basiert auf den selektiven Absorptionseigenschaften verschiedener Gasmoleküle im nahen Infrarotbereich. Dabei wird die Beziehung zwischen Gaskonzentration und Absorptionsstärke (Lambert-Bill-Lambert-Beer-Gesetz) ausgenutzt, um die Konzentration von Gaskomponenten in einem Gassensor zu identifizieren und zu bestimmen.
Infrarotsensoren können verwendet werden, um die Infrarot-Analysekarte wie in der obigen Abbildung dargestellt zu erstellen. Moleküle, die aus unterschiedlichen Atomen bestehen, absorbieren Infrarotlicht bei gleicher Frequenz, was zu Veränderungen der Infrarotlichtintensität führt. Anhand unterschiedlicher Wellenberge können die im Gemisch enthaltenen Gasarten bestimmt werden.
Anhand der Position eines einzelnen Infrarotabsorptionspeaks können nur die Gruppen im Gasmolekül bestimmt werden. Um die Gasart genau zu bestimmen, müssen die Positionen aller Absorptionspeaks im mittleren Infrarotbereich des Gases, also der Infrarotabsorptionsfingerabdruck des Gases, untersucht werden. Mithilfe des Infrarotspektrums lässt sich der Gehalt jedes Gases im Gemisch schnell analysieren.
Infrarot-Gassensoren werden häufig in der Petrochemie, Metallurgie, im Bergbau, bei der Überwachung der Luftverschmutzung und der CO2-Neutralisation, in der Landwirtschaft und anderen Branchen eingesetzt. Derzeit sind Laser im mittleren Infrarotbereich noch teuer. Ich bin überzeugt, dass Infrarot-Gassensoren in Zukunft mit der zunehmenden Nutzung von Infrarot-Sensoren zur Gaserkennung in vielen Branchen noch besser und günstiger werden.
2. Infrarot-Entfernungsmesser
Ein Infrarot-Entfernungssensor ist eine Art Sensorgerät, das Infrarot als Messmedium nutzt und über einen großen Messbereich und eine kurze Reaktionszeit verfügt. Es wird hauptsächlich in der modernen Wissenschaft und Technologie, der Landesverteidigung sowie in der Industrie und Landwirtschaft eingesetzt.
Der Infrarot-Entfernungsmesser verfügt über ein Paar Sende- und Empfangsdioden für Infrarotsignale. Der Infrarot-Entfernungsmesser sendet einen Infrarotstrahl aus, der nach der Bestrahlung des Objekts reflektiert wird. Nach dem Empfang des Signals reflektiert er den Strahl zum Sensor und empfängt anschließend mittels CCD-Bildverarbeitung die Zeitdifferenzdaten. Nach der Verarbeitung durch den Signalprozessor wird die Entfernung des Objekts berechnet. Dies ist nicht nur auf natürlichen Oberflächen, sondern auch auf reflektierenden Platten anwendbar. Messdistanz, hohe Frequenzantwort, geeignet für raue Industrieumgebungen.
3. Die Infrarotübertragung
Auch die Datenübertragung mittels Infrarotsensoren ist weit verbreitet. TV-Fernbedienungen nutzen Infrarotsignale zur Fernsteuerung des Fernsehers; Mobiltelefone können Daten per Infrarot übertragen. Diese Anwendungen gibt es seit der Entwicklung der Infrarottechnologie.
4. Infrarot-Wärmebild
Wärmebildkameras sind passive Sensoren, die die Infrarotstrahlung aller Objekte erfassen, deren Temperatur über dem absoluten Nullpunkt liegt. Ursprünglich wurden Wärmebildkameras als militärisches Überwachungs- und Nachtsichtgerät entwickelt. Mit zunehmender Verbreitung sank jedoch der Preis, was das Anwendungsspektrum deutlich erweiterte. Zu den Anwendungsgebieten von Wärmebildkameras zählen Anwendungen in der Tier-, Landwirtschafts-, Bau-, Gaserkennung, Industrie und im Militär sowie zur Erkennung, Verfolgung und Identifizierung von Personen. In den letzten Jahren wurden Infrarot-Wärmebilder an vielen öffentlichen Orten eingesetzt, um die Temperatur von Produkten schnell zu messen.
5. Infrarot-Induktion
Der Infrarot-Induktionsschalter ist ein automatischer Steuerschalter, der auf Infrarot-Induktionstechnologie basiert. Seine automatische Steuerfunktion wird durch die Erfassung der von außen abgegebenen Infrarotwärme realisiert. Er kann Lampen, automatische Türen, Diebstahlwarnanlagen und andere elektrische Geräte schnell öffnen.
Durch die Fresnel-Linse des Infrarotsensors kann das vom menschlichen Körper emittierte gestreute Infrarotlicht vom Schalter erfasst werden, um verschiedene automatische Steuerungsfunktionen wie das Einschalten des Lichts zu ermöglichen. In den letzten Jahren, mit der Popularität des Smart Home, wurde Infrarotsensorik auch in intelligenten Mülleimern, intelligenten Toiletten, intelligenten Gestenschaltern, Induktionstüren und anderen intelligenten Produkten eingesetzt. Infrarotsensorik dient nicht nur der Personenerkennung, sondern wird ständig weiterentwickelt, um weitere Funktionen zu ermöglichen.
Abschluss
Die IoT-Branche hat sich in den letzten Jahren rasant entwickelt und bietet breite Marktaussichten. In diesem Zusammenhang verzeichnet auch der Markt für Infrarotsensoren weiteres Wachstum. Daher wächst der chinesische Markt für Infrarotdetektoren kontinuierlich. Daten zufolge betrug das Marktvolumen für Infrarotdetektoren in China im Jahr 2019 fast 400 Millionen Yuan, bis 2020 werden es fast 500 Millionen Yuan sein. Zusammen mit der Nachfrage nach Infrarot-Temperaturmessung bei Epidemien und CO2-Neutralisierung zur Infrarot-Gaserkennung wird der Markt für Infrarotsensoren in Zukunft enorm wachsen.
Veröffentlichungszeit: 16. Mai 2022