紅外傳感�是利用紅外線來探測物體的測量器件,內(nèi)部發(fā)射特殊紅外線光波,相�(dāng)�(shù)�(jù)�,也就是�(shù)字信�(hào)�(zhuǎn)成紅外信�(hào)---紅外信號(hào)�(zhuǎn)成數(shù)字信�(hào)(達(dá)到控�,信�(hào)傳輸?shù)男Ч�?紅外傳感器屬于精密型傳感器,它具有相�(dāng)好的測量針對��
我們知道任何物體都�(huì)�(fā)出電磁輻�, 這種電磁輻射能被紅外溫度傳感器測 �.�(dāng)物體溫度變化�(shí),其輻射出的電磁波的波長也�(huì)隨之變化,紅外傳感器能 將這種波長的變化轉(zhuǎn)換成溫度的變�,從而實(shí)�(xiàn)�(jiān)�,測溫的目�.
紅外線傳感器包括光學(xué)系統(tǒng),檢測元件和轉(zhuǎn)換電�.光學(xué)系統(tǒng)按結(jié)�(gòu)不同� 分為透射式和反射式兩�. 檢測元件按工作原理可分為熱敏檢測元件和光電檢� 元件.熱敏元件�(yīng)用最多的是熱敏電�.熱敏電阻受到紅外線輻射時(shí)溫度升高, 電阻�(fā)生變�, 通過�(zhuǎn)換電路變成電信號(hào)輸出. 光電檢測元件常用的是光敏元件, 通常由硫化鉛,硒化�,砷化�,砷化�,碲鎘汞三元合�,鍺及硅摻雜等材料 制成.
同樣,紅外傳感器的工作原理不復(fù)�,一�(gè)典型的傳感器系統(tǒng)各部分的�(shí)� 分別�:
1,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)�.
2,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� 各種氣體以及各種溶膠粒的散射和吸�,將使得紅外源�(fā)出的紅外輻射�(fā)生衰 �.
3,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.相當(dāng) 1 于雷�(dá)天線,常用是物�.
4,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,提供目標(biāo) 方位信息, 并可濾除大面積的干擾信號(hào). 又稱�(diào)制盤和斬波器, 它具有多種結(jié)�(gòu).
5,紅外探測�.這是紅外系統(tǒng)的核�.它是利用紅外輻射與物�(zhì)相互� 用所呈現(xiàn)出來的物理效�(yīng)探測紅外輻射的傳感器, 多數(shù)情況下是利用這種相互� 用所呈現(xiàn)出來的電�(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� �.
6,探測器制冷器.由于某些探測器必須要在低溫下工作,所以相�(yīng)的系 �(tǒng)必須有制冷設(shè)�.�(jīng)過制�,�(shè)備可以縮短響�(yīng)�(shí)�,提高探測靈敏�.
7,信號(hào)處理系統(tǒng).將探測的信號(hào)�(jìn)行放�,濾波,并從這些信號(hào)中提� 出信�.然后將此類信息轉(zhuǎn)化成為所需要的格式,輸送到控制�(shè)備或者顯� 器中.
8,顯示�(shè)�.這是紅外�(shè)備的終端�(shè)�.常用的顯示器有示波器,顯像 �,紅外感光材料,指示儀器和記錄儀�. 依照上面的流�, 紅外系統(tǒng)就可以完成相�(yīng)的物理量的測�. 紅外系統(tǒng)� 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� 大類.
由于紅外溫度傳感器實(shí)�(xiàn)了無接觸測溫,�(yuǎn)距離測量高溫等功�,而且具有 較高的靈敏度,因些在現(xiàn)在各行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)�.
1,夜視技�(shù)
照相�(jī)中利用紅外線傳感器實(shí)�(xiàn)夜視功能.紅外夜視,就是在夜視狀�(tài)�,�(shù) 碼攝像機(jī)�(huì)�(fā)出人�?nèi)庋劭床坏降募t外光線去照亮被拍攝的物體,�(guān)掉紅外濾� �,不再阻擋紅外線�(jìn)� CCD,紅外線經(jīng)物體反射后�(jìn)入鏡頭�(jìn)行成�,這時(shí)我� 所看到的是由紅外線反射所成的影像,而不是可見光反射所成的影像,即此�(shí)可拍 攝到黑暗�(huán)境下肉眼看不到的影像. 這項(xiàng)技�(shù)不論是在軍用上還是民用上都已�(jīng) 有了廣泛的應(yīng)�.
2,紅外探測�
紅外系統(tǒng)的核心是紅外探測�,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�.下面以熱探測器為例子來分析探測器的原�. 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�,便可探測 出輻�.多數(shù)情況下是通過熱電變化來探測輻射的.�(dāng)元件接收輻射,引起非電 量的物理變化�(shí),可以通過適當(dāng)?shù)淖儞Q后測量相�(yīng)的電量變�.
3,紅外無損探傷
紅外無損探傷儀可以用來檢查部件�(nèi)部缺�, 對部件結(jié)�(gòu)無任何損�. 例如, 檢查兩塊金屬板的焊接�(zhì)�,利用紅外輻射探傷儀能十分方便地檢查漏焊或缺 �;為了檢測金屬材料的內(nèi)部裂�,也可利用紅外探傷儀.
將紅外輻射對金屬板�(jìn)行均勻照�,利用金屬對紅外輻射的吸收與縫�(� 有某種氣體或真空) 對紅外輻射的吸收所存在的差�,可以探測出金屬斷裂空 �.�(dāng)紅外輻射掃描器連續(xù)�(fā)射一定波長的紅外光通過金屬板時(shí),在金屬板另一 �(cè)的紅外接收器也同�(shí)連續(xù)接收到經(jīng)過金屬板衰減的紅外光; 如果金屬板內(nèi)部無 斷裂,輻射掃描器在掃描過程�,紅外接收器收到的是等量的紅外輻射;如果� 屬板�(nèi)部存在斷�, 紅外接收器在輻射掃描器在掃描到斷裂處�(shí)所接收到的紅外 輻射值與其他地方不一�,利用圖像處形技�(shù),就可以顯示出金屬板內(nèi)部缺陷的 形狀.
4,紅外氣體分析儀
紅外線氣體分析儀,是利用紅外線�(jìn)行氣體分�"它基于待分析組分的濃度不 �,吸收的輻射能不同, 剩下的輻射能使得檢測器里的溫度升高不�,�(dòng)片薄膜兩 邊所受的壓力不同,從而產(chǎn)生一�(gè)電容檢測器的電信�(hào)"這樣,就可間接測量出待 分析組分的濃�" 根據(jù)紅外輻射在氣體中的吸收帶的不�,可以對氣體成� �(jìn)行分�.例如,二氧化碳對于波長� 2.7μm,4.33μm � 14.5μm 紅外光吸 收相�(dāng)�(qiáng)�,并且吸收譜相�(dāng)?shù)�?即存在吸收帶.根據(jù)�(shí)�(yàn)分析,只有 4.33 μm 吸收帶不受大氣中其他成分影響,因此可以利用這�(gè)吸收帶來判別大氣� CO2 的含�.
二氧化碳紅外氣體分析儀由氣�(� CO2 )的樣品室,參比�(� CO2 ),斬光 �(diào)制器,反射鏡系�(tǒng),濾光�,紅外檢測器和選頻放大器等組成. 測量�(shí), 使待測氣體連續(xù)流過樣品�,參比室里充滿不含 CO2 的氣�(� CO2 含量已知 的氣�) .紅外光源�(fā)射的紅外光分成兩束光�(jīng)反射鏡反射到樣品室和參比�, �(jīng)反射鏡系�(tǒng),這兩束光可以通過中心波長� 4.33μm 的紅外光濾色片投射到 紅外敏感元件�.由于斬光�(diào)制器的作�,敏感元件交替地接收通過樣品室和� 比室的輻�. 若樣品室和參比室均無 CO2 氣體,只要兩束輻射完全相等,那么 敏感元件所接收到的是一�(gè)通量恒定不變的輻�, 因此, 敏感元件只有直流響應(yīng), 交流選頻放大器輸出為�. 若�(jìn)入樣品室的氣體中含有 CO2 氣體,� 4.33μm 的輻射就有吸�,那么兩束輻射的通量不等,則敏感元件所接收到的就是交變� �,這時(shí)選頻放大器輸出不為零.�(jīng)過標(biāo)定后,就可以從輸出信號(hào)的大小來推測 CO2 的含�
紅外探測器應(yīng)用可以用于非接觸式的溫度測量,氣體成分分析,無損探傷, 熱像檢測,紅外遙感以及軍事目標(biāo)的偵�,搜索,跟蹤和通信�.紅外傳感器的 �(yīng)用前景隨著現(xiàn)代科�(xué)技�(shù)的發(fā)�,將會(huì)更加廣闊.在將來的�(fā)展中,主要在紅 外傳感器的性能和靈敏度將會(huì)二較大的提高.�(fā)展趨勢主要有:
(1)智能�.� 前的紅外傳感器主要結(jié)合外圍設(shè)備來使用,而智能傳感器�(nèi)置微處理�,能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器與控制單元的雙向通信,具有小型�,�(shù)字通信,維護(hù)簡單等優(yōu)�(diǎn),� 夠單�(dú)作為一�(gè)模塊�(dú)立工�.
(2)微型�.傳感器微型化一�(gè)必然趨勢.�(xiàn)� �(yīng)用中,由于紅外傳感器的體積問題,�(dǎo)致其使用程度�(yuǎn)不如熱電隅來的好.所 以紅外傳感器微型化便攜與否對其發(fā)展前途的影響是不可忽略的.
(3)高靈敏度 及高性能.在醫(yī)�(xué)�,人體體溫測試方面,紅外傳感器因測量的快速性而得到了 相當(dāng)?shù)�?yīng)�,但局限于其準(zhǔn)確度不高而沒辦法取代�(xiàn)有的體溫測量方法.因此, 紅外傳感器高靈敏度及高性是其未來發(fā)展的必然趨勢.
雖然�(xiàn)階段的紅外傳感器還有很多的不�, 但紅外傳感器已經(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�(shè)備和其他部分的技�(shù)的提�,紅外� 感器能夠擁有更多的性能和更好的靈敏�,也將有更廣闊的應(yīng)用范�.
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