紅外 傳感器:紅外傳感器 文章

2021/11/29 02:48 · 傳感器知識資訊 ·  · 紅外 傳感器:紅外傳感器 文章已關閉評論
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紅外傳感器:紅外傳感器文章紅外技術發展到現在,已經為大家所熟知,這種技術已經在現代科技、國防和工農業等領域獲得了廣泛的應用。紅外傳感系統是用紅外線為介質的測量系統,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,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,可產生整個目標紅外輻射的分布圖像;(4)紅外測距和通信系統;(5)混

紅外 傳感器:紅外傳感器 文章  第1張

紅外 傳感器:紅外傳感器 文章

 紅外技術發展到現在,已經為大家所熟知,這種技術已經在現代科技、國防和工農業等領域獲得了廣泛的應用。紅外傳感系統是用紅外線為介質的測量系統,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,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,可產生整個目標紅外輻射的分布圖像;(4)紅外測距和通信系統;(5)混合系統,是指以上各類系統中的兩個 [ 查看詳細 ]
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紅外 傳感器:紅外傳感器/紅外產品

紅外傳感器是利用光電子原理,光電子是光學原理和半導體電子的組合,紅外光電子部件是低成本,可靠的傳感器,包括高標準的紅外發射二極管(IRED)傳感器和組件。紅外傳感器屬于光電子產品,是光學原理和半導體電子的組合,紅外光電子部件是低成本、可靠的傳感器。
傳感器應用領域:光柵尺、編碼器、邦定機、壓焊機、火花機、醫療儀器、ATM取款機、自動售貨機、收款機、復印機、打印機、磁帶驅動、轉球式鼠標、工業設備、膠片感測、郵件存在/分揀、料位監控、輸送帶控制、過程控制、物料的到位監控等。 紅外 傳感器:紅外傳感器 文章  第3張

紅外 傳感器:紅外線傳感器

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紅外線傳感器
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。
紅外線傳感器是利用紅外線來進行數據處理的一種傳感器,有靈敏度高等優點,紅外線傳感器可以控制驅動裝置的運行。紅外線傳感器常用于無接觸溫度測量,氣體成分分析和無損探傷,在醫學、軍事、空間技術和環境工程等領域得到廣泛應用。例如采用紅外線傳感器遠距離測量人體表面溫度的熱像圖,可以發現溫度異常的部位。
中文名
紅外線傳感器
外文名
infrared transducer
原 理
紅外線來進行數據處
優 點
靈敏度高
領 域
測繪科學與技術
常用于
無接觸溫度測量
目錄
1
基本介紹
2
類型
3
示例
4
應用
?
紅外測溫儀
?
紅外成像
5
應用注意問題
紅外線傳感器基本介紹
編輯
語音
利用紅外線的物理性質來進行測量的傳感器。紅外線又稱紅外光,它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質。任何物質,只要它本身具有一定的溫度(高于絕對零度),都能輻射紅外線。紅外線傳感器測量時不與被測物體直接接觸,因而不存在摩擦,并且有靈敏度高,反應快等優點。紅外線傳感器包括光學系統、檢測元件和轉換電路。光學系統按結構不同可分為透射式和反射式兩類。檢測元件按工作原理可分為熱敏檢測元件和光電檢測元件。熱敏元件應用最多的是熱敏電阻。熱敏電阻受到紅外線輻射時溫度升高,電阻發生變化(這種變化可能是變大也可能是變小,因為熱敏電阻可分為正溫度系數熱敏電阻和負溫度系數熱敏電阻),通過轉換電路變成電信號輸出。光電檢測元件常用的是光敏元件,通常由硫化鉛、硒化鉛、砷化銦、砷化銻、碲鎘汞三元合金、鍺及硅摻雜等材料制成。紅外線傳感器常用于無接觸溫度測量,氣體成分分析和無損探傷,在醫學、軍事、空間技術和環境工程等領域得到廣泛應用。例如采用紅外線傳感器遠距離測量人體表面溫度的熱像圖,可以發現溫度異常的部位,及時對疾病進行診斷治療(見熱像儀);利用人造衛星上的紅外線傳感器對地球云層進行監視,可實現大范圍的天氣預報;采用紅外線傳感器可檢測飛機上正在運行的發動機 的過熱情況等。具有紅外傳感器的望遠鏡可用于軍事行動,林地戰探測密林中的敵人,城市戰中探測墻后面的敵人,以上均利用了紅外線傳感器測量人體表面溫度從而得知敵人所在地。
紅外線傳感器類型
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語音
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型。(2) 利用半導體遷徙現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。熱型的現象俗稱為焦熱效應,其中最具代表性者有測輻射熱器 (Thermal Bolometer),熱電堆(Thermopile)及熱電(Pyroelectric)元件。熱型的優點有:可常溫動作下操作,波長依存性(波長不同感度有很大之變化者)并不存在,造價便宜;缺點:感度低、響應慢(mS之譜)。量子型 的優點:感度高、響應快速(μS 之譜);缺點:必須冷卻(液體氮氣) 、有波長依存性、價格偏高;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短。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線,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9~10μm的遠紅外線,另外加熱至400~700°C的物體,可放射出峰值為3~5μm 的中間紅外線。
紅外線傳感器示例
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語音
紅外傳感器應用電路
該報警器能探測人體發出的紅外線,當人進入報警器的監視區域內,即可發出報警聲,適用于家庭、辦公室、倉庫、實驗室等比較重要場合防盜報警。裝置電路原理見圖1。由紅外線傳感器、信號放大電路、電壓比較器、延時電路和音響報警電路等組成。紅外線探測傳感器IC1探測到前方人體輻射出的紅外線信號時,由IC1的②腳輸出微弱的電信號,經三極管VT1等組成第一級放大電路放大,再通過C2輸入到運算放大器IC2中進行高增益、低噪聲放大,此時由IC2①腳輸出的信號已足夠強。IC3作電壓比較器,它的第⑤腳由R10、VD1提供基準電壓,當IC2①腳輸出的信號電壓到達IC3的⑥腳時,兩個輸入端的電壓進行比較,此時IC3的⑦腳由原來的高電平變為低電平。IC4為報警延時電路,R14和C6組成延時電路,其時間約為1分鐘。當IC3的⑦腳變為低電平時,C6通過VD2放電,此時IC4的②腳變為低電平,它與IC4的③腳基準電壓進行比較,當它低于其基準電壓時,IC4的①腳變為高電平,VT2導通,訊響器BL通電發出報警聲。人體的紅外線信號消失后,IC3的⑦腳又恢復高電平輸出,此時VD2截止。由于C6兩端的電壓不能突變,故通過R14向C6緩慢充電,當C6兩端的電壓高于其基準電壓時,IC4的①腳才變為低電平,時間約為1分鐘,即持續1分鐘報警。
紅外線傳感器應用
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語音
火焰探測器
紅外線傳感器工作原理
火焰傳感器利用紅外線對對火焰非常敏感的特點,使用特制的紅外線接受管來檢測火焰,然后把火焰的亮度轉化為高低變化的電平信號,輸入到中央處理器中,中央處理器根據信號的變化做出相應的程序處理?;鹧鎮鞲衅髂軌蛱綔y到波長在700納米~1000納米范圍內的紅外光,探測角度為60°,其中紅外光波長在880納米附近時候的靈敏度達到最大。遠紅外火焰探頭將外界紅外光的強弱變化轉化為電流的變化,通過A/D轉換器反映為0~255范圍內數值的變化。外界紅外光越強,數值越??;紅外光越弱,數值越大。紅外測距傳感器利用紅外信號遇到障礙物距離的不同反射的強度也不同的原理,進行障礙物遠近的檢測。紅外測距傳感器具有一對紅外信號發射與接收二極管,發射管發射特定頻率的紅外信號,接收管接收這種頻率的紅外信號,當紅外的檢測方向遇到障礙物時,紅外信號反射回來被接收管接收,經過處理之后,通過數字傳感器接口返回到中央處理器主機,中央處理器即可利用紅外的返回信號來識別周圍環境的變化。
紅外線傳感器紅外測溫儀
紅外測溫儀的構成主要有光學系統,調制器,紅外傳感器放大器,指示器等部分構成。紅外傳感器是接收目標輻射并轉換成電信號的器件。
[1]
紅外線傳感器紅外成像
在許多場合,人們不僅要知道物體表面的平均溫度,更需了解物體的溫度分布以便分析,研究物體的結構,探測內部缺陷。紅外成像就能將物體的溫度分布以圖像的形式直觀顯示出來。
紅外線傳感器應用注意問題
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語音
紅外傳感器是紅外探測系統中很重要的部件,但它很嬌氣,使用中如果不注意就有可能導致紅外傳感器損壞。因此,紅外傳感器在使用中應注意以下幾點:(1)必須首先注意了解紅外傳感器的性能指標和應用范圍,掌握它的使用條件。(2)必須關注傳感器的工作溫度,一般要選擇能在室溫下工作的紅外傳感器,便于維護。(3)適當調整紅外傳感器的工作點。一般情況下,傳感器有一個最佳工作點。只有工作在最佳工作點時,紅外傳感器的信噪比最大。(4)選用適當前置放大器與紅外傳感器配合,以獲取最佳探測效果。(5)調制頻率與紅外傳感器的頻率響應相匹配。(6)傳感器的光學部分不能用手摸,擦,防止損傷與沾污。(7)傳感器存放時注意防潮,防振,防腐。
[2]
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2020-01-030
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紅外線傳感器簡介
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2019-04-151
參考資料
1.

杜永蘋. 淺談紅外線傳感器的應用[J]. 中國科技信息,2013,(18):131.
.中國知網.2013-09-15[引用日期2017-11-02]
2.

白彥飛. 對我國紅外線傳感器應用現狀及發展趨勢的認識[J]. 海峽科技與產業,2017,(04):95-96.
.中國知網.2017-04-15[引用日期2017-11-02]

紅外 傳感器:紅外線傳感器原理

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型。
(2) 利用半導體遷徙現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。
熱型的現象俗稱為焦熱效應,其中最具代表性者有測輻射熱器 (Thermal Bolometer),熱電堆(Thermopile)及熱電(Pyroelectric)元件。熱型及量子型的一般特征如表1 所示,在此僅就熱型之熱電型紅外線傳感器加以說明。

優點

缺點

熱型

常溫動作

波長依存性(波長不同

感度有很大之變化者)

并不存在

便宜

感度低

響應慢(mS 之譜)

量子型

感度高

響應快速(μS 之譜)

必須冷卻(液體氮氣)

有波長依存性

價格偏高

表1 紅外線熱型、量子型比較

此傳感器特別是利用遠紅外線范圍的感度做為人體檢出用,如圖1所示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線,只是其波長因其物體的溫度而有差異而已。例如圖1 中,人體的體溫約為36~37℃,所放射出峰值為9~10μm的遠紅外線,另外加熱至400~700℃的物體,可放射出峰值為3~5μm 的中間紅外線。

圖1 溫度不同紅外線波長的差異
紅外線傳感器系可以檢出這些物體所發射之各種紅外線(溫度)的感知器。

特征
熱電型紅外線傳感器系利用熱電效果,其材料則使用強介質陶瓷體 (Dielectric Ceramic),鉭酸鋰(LiTaO3)等單結晶及PVDF 等有機材料,
熱電型紅外線傳感器具有下列幾項特征:
(1) 由于系檢知從物體放射出出來的紅外線,所以不必直接接觸就能夠感知物體表面的溫度,故人體檢知以及移動中物體的溫度當然均能以非接觸之方式測得。
(2) 熱電型紅外線傳感器系接受檢知對象物所發出的紅外線,因此是被動型[請參照圖2(a)],由于不是圖(b)所示的主動型,所以并不需要校對投光器、受光器之光軸等煩瑣的作業。

(a)被動型 (b)主動型
圖2人體檢知的方法
(3) 熱電效果系溫度變化而產生的,這將在稍后說明之,因此只接受因溫度變化之能量(Energy),而熱電型紅外線傳感器將電壓微分而輸出之。

原理
首先介紹熱電效果,如圖3 所示,感知組件系使用PZT(鈦酸鋯酸鉛系陶瓷體)強介質陶瓷體,在感知組件施加高壓電(3KV~5KV/mm)
而分極之,藉這種方法,組件表面顯現的正負電荷會和空氣中相反之電荷結合而呈電氣中和狀,如圖2-24 所示。當組件的表面溫度變化時,
感知組件分極的大小會隨著溫度變化而變化,因此穩定時之電荷中和狀態就崩潰,而感知組件表面電荷與吸著雜散電荷的緩和時間不同,所以會形成電氣上的不平衡,而產生沒有配對的電荷,如圖3(b)所示。

像這種因溫度變化而產生電荷的現象稱為熱電效果,設若產生之電荷為δθ,溫度變化為δT,則δθ/δT=λ(庫侖/℃),就是熱電
系數。實際上的傳感器到底是如何利用熱電效果呢?請參考傳感器內部構造及本文之解說,圖4 所示系熱電型紅外線傳感器的構造。

(a)穩定時(T)K (b)溫度剛變化之后(T+δT)K
圖3熱電型紅外線傳感器的原理
圖4 熱電型紅外線傳感器的內部構造
(1) 各種波長的紅外線射入傳感器。
(2) 組件頂端之入射窗以濾光鏡(Filter)覆蓋著,只讓必要的紅外線通過,而將不要的紅外線隔絕。
(3) 位于感知組件表面的熱吸收膜會將紅外線變換成熱。
(4) 感知組件的表面溫度上升,因熱電效果之故,就產生表面電荷。
(5) 產生的表面電荷以FET 放大且變換阻抗。
(6) 從漏極(Drain)供給FET 動作所需的電壓。
(7) 放大后的電氣信號會于外部所接的源極 ─ 地端之電阻上顯現出來,而與偏壓重迭之后取出。
應用:
(1) 可作為入侵警報器(Intrusion detector)。
(2) 移動偵測器(Motion sensing)。
(3) 自動照明(Automatic light control)。
(4) 自動門控制(Automatic door control)。
特性:

項 目

最小
典型
最大
單位
測試條件

檢驗型式

雙組件型

響 應

2300
2800
3300
V/W

8~14μm/1Hz

噪 音

25℃/.3~10Hz

飄移電壓

0.2
0.6
1.5
V

Rs=47Kω

輸出阻抗

10

操作溫度

-40~70

δT<5℃/min 操作電壓 3 15 V 直流 操作電流 4 20 50 μA 使用注意 (1) 使用聚熱組件時如CMOS等,應防止靜電感應破壞組件。 (2) 避免使用于溫度改善在3℃/分(3℃/minute)以上之場所。 (3) 僅量避免手指接觸傳感器之偵測壁,必要時可用棉花沾酒精擦拭。 應用電路:人體焦耳式體溫感測 焦耳式體溫傳感器,由于靜電效應輸出阻抗很高,因此基板之一側連接一FET 作為阻抗匹配的電壓隨耦器,工作時需加直流于D極和S 極。 當人體接近感知器時,在源極(S)端感應一脈沖信號,送至運算放大器做一正向放大器。調整VR1Mω,可改變輸出的放大倍數。

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