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� 按探測機理可分成為光子探測器和熱探測�� 紅外傳感技術已�(jīng)在現(xiàn)代科技、國防和工農(nóng)�(yè)等領域獲得了廣泛的應�
紅外線技術在測速系�(tǒng)中已�(jīng)得到了廣泛應�,許多產(chǎn)品已運用紅外線技術能�?qū)崿F(xiàn)車輛測�、探測等研究。紅外線應用速度測量領域�,最難克服的是受強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設計方案,該設計方案能夠為多點測量即時速度和階段加速度提供技術支持,可應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)動分為電平型和脈沖型兩種�(qū)動方�。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)新點在于能夠抵抗外界的強光干�。太陽光中含有對紅外線接收管�(chǎn)生干擾的紅外線,該光線能�?qū)⒓t外線接收二極管導�,使系統(tǒng)�(chǎn)生誤判,甚至導致整個系�(tǒng)癱瘓。本傳感器的�(yōu)點在于能夠設置多點采集,對射管陣列的間距和陣列數(shù)量可根據(jù)需求選��
紅外技術已�(jīng)眾所周知,這項技術在�(xiàn)代科技、國防科技和工�(nóng)�(yè)科技等領域得到了廣泛的應�。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,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,確定其空間位置并對它的運動進行跟蹤�
�3)熱成像系統(tǒng),可�(chǎn)生整個目標紅外輻射的分布圖像�
�4)紅外測距和通信系統(tǒng)�
�5)混合系�(tǒng),是指以上各類系�(tǒng)中的兩個或者多個的組合�
紅外傳感器根�(jù)探測機理可分成為:光子探測器(基于光電效應)和熱探測器(基于熱效應)�
待測目標
根據(jù)待測目標的紅外輻射特性可進行紅外系統(tǒng)的設��
大氣衰減
待測目標的紅外輻射通過地球大氣層時,由于氣體分子和各種氣體以及各種溶膠粒的散射和吸�,將使得紅外源發(fā)出的紅外輻射�(fā)生衰減�
光學接收�
它接收目標的部分紅外輻射并傳輸給紅外傳感�。相當于雷達天線,常用是物鏡�
輻射�(diào)制器
對來自待測目標的輻射�(diào)制成交變的輻射光,提供目標方位信�,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�。它是利用紅外輻射與物質(zhì)相互作用所呈現(xiàn)出來的物理效應探測紅外輻射的傳感�,多�(shù)情況下是利用這種相互作用所呈現(xiàn)出的電學效應。此類探測器可分為光子探測器和熱敏感探測器兩大類型�
探測器制冷器
由于某些探測器必須要在高溫下工作,所以相應的系統(tǒng)必須有制冷設�。經(jīng)過制�,設備可以縮短響應時�,提高探測靈敏度�
信號處理系統(tǒng)
將探測的信號進行放大、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,輸送到控制設備或者顯示器中�
顯示設備
這是紅外設備的終端設�。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)就可以完成相應的物理量的測量。紅外系�(tǒng)的核心是紅外探測�,按照探測的機理的不同,可以分為熱探測器和光子探測器兩大�。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,使探測元件接收到輻射能后引起溫度升高,進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。當元件接收輻射,引起非電量的物理變化時,可以通過適當?shù)淖儞Q后測量相應的電量變化�
紅外傳感器已�(jīng)在現(xiàn)代化的生�(chǎn)實踐中發(fā)揮著它的巨大作用,隨著探測設備和其他部分的技術的提高,紅外傳感器能夠擁有更多的性能和更好的靈敏度�
咨詢公司INTECHNOCONSULTING的傳感器市場報告顯示�2008年全球傳感器市場容量�506億美元,預計2010年全球傳感器市場可達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�,占第二位的是過程控制市�,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)�,分別占到整個傳感器市場�21%�19%�14%。傳感器市場的主要增長來自于無線傳感器、MEMS(MICRO-ELECTRO-MECHANICALSYSTEMS,微機電系統(tǒng))傳感�、生物傳感器等新興傳感器。其�,無線傳感器�2007-2010年復合年增長率預計會超過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。有關專家指出,傳感器領域的主要技術將在現(xiàn)有基礎上予以延伸和提�,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�。新技術的�(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)與市場份額的擴大�
紅外線傳感器依動作可分為�
(1) 將紅外線一部份變換為熱,藉熱取出電阻值變化及電動勢等輸出信號之熱��
(2) 利用半導體遷徙現(xiàn)象吸收能量差之光電效果及利用因PN 接合之光電動勢效果的量子型�
熱型的現(xiàn)象俗稱為焦熱效應,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)點有:可常溫動作下操�,波長依存�(波長不同感度有很大之變化�)并不存在,造價便宜�
缺點:感度低、響應慢(MS之譜)�
量子� 的優(yōu)點:感度高、響應快�(ΜS 之譜)�
缺點:必須冷�(液體氮氣) 、有波長依存�、價格偏��
紅外線傳感器特別是利用遠紅外線范圍的感度做為人體檢出用,紅外線的波長比可見光長而比電波�。紅外線讓人覺得只由熱的物體放射出來,可是事實上不是如此,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�
菲涅爾濾光透鏡,熱釋電紅外傳感器(PIR)和匹配低噪放大��
菲涅爾透鏡有兩個作用: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)分為若干個明區(qū)和暗區(qū),使進入探測區(qū)的移動物體(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,當探測器上的環(huán)境溫度上升,尤其是接近人體正常體溫(37℃)�,傳感器的靈敏度下降,經(jīng)由它對增益進行補償,增加其靈敏度。輸出信號可用來�(qū)動電子開�,實�(xiàn)LED照明電路的開關控制。這是一款E27標準螺口燈頭的燈�,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,它的標準產(chǎn)� IFS-BULB 3W燈具�80 LM �5W燈具�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�,LED電燈泡將會在50秒內(nèi)自動開啟與關閉。適用于任何一種室�(nèi)應用,如走廊、儲藏室、樓梯和大廳入口��
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�,真空中以光速傳播當物體溫度低于1000℃時,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, 有三個波段透過率高, 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種�
�1)熱探測�
利用紅外輻射的熱效應,探測器的敏感元件吸收輻射能后引起溫度升�,進而使某些有關物理參數(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用,從而改變電子的能量狀�(tài),引起各種電學現(xiàn)��
舉例
�1)紅外測溫儀
�2)紅外線氣體分析儀