紅外線傳感器的工作原理-模擬電子
紅外線傳感器的英文全稱是:infrared transducer
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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,響應快等優(yōu)點。
紅外線傳感器包括光學系統(tǒng)、檢測元件和轉換電路。光學系統(tǒng)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(fā)生變化,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(yī)學、軍事、空間技術和環(huán)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(fā)現(xiàn)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(wèi)星上的紅外線傳感器對地球云層進行監(jiān)視,可實現(xiàn)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(fā)動機 的過熱情況等。
人的眼睛能看到的可見光按波長從長到短排列,依次為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。其中紅光的波長范圍為0.62~0.76μm;紫光的波長范圍為0.38~0.46μm。比紫光光波長更短的光叫紫外線,比紅光波長更長的光叫紅外線最廣義地來說,傳感器是一種能把物理量或化學量轉變成便于利用的電信號的器件,紅外傳感器就是其中的一種。隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展,紅外線傳感器的應用已經非常廣泛,下面結合幾個實例,簡單介紹一下紅外線傳感器的應用。人體熱釋電紅外傳感器和應用介紹被動式熱釋電紅外探頭的工作原理及特性:一般人體都有恒定的體溫,一般在37度,所以會發(fā)出特定波長10UM左右的紅外線,被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的10UM左右的紅外線而進行工作的。人體發(fā)射的10UM左右的紅外線通過菲尼爾濾光片增強后聚集到紅外感應源上。紅外感應源通常采用熱釋電元件,這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡,向外釋放電荷,電后續(xù)電路經檢驗處理后即可產生報警信號。
1)這種探頭是以探測人體輻射為目標的。所以熱釋電元件對波長為10UM左右的紅外輻射必須非常敏感。
2)為了僅僅對人體的紅外輻射敏感,在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲尼爾濾光片,使環(huán)境的干擾受到明顯的控制作用。
3)被動紅外探頭,其傳感器包含兩個互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元。而且制成的兩個電極化方向正好相反,環(huán)境背景輻射對兩個熱釋元件幾乎具有相同的作用,使其產生釋電效應相互抵消,于是探測器無信號輸出。
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