Allikas: Ulink Media
Epideemiajärgsel ajastul usume, et infrapunaandurid on iga päev asendamatud. Pendeldamise ajal peame enne sihtkohta jõudmist ikka ja jälle temperatuuri mõõtma. Tegelikult on suure hulga infrapunaanduritega temperatuuri mõõtmisel palju olulisi rolle. Järgmisena vaatame infrapunaandurit lähemalt.
Sissejuhatus infrapunaanduritesse
Kõik, mis on üle absoluutse nulli (-273 °C), kiirgab pidevalt infrapunaenergiat ümbritsevasse ruumi. Ja infrapunasensor suudab tunda objekti infrapunaenergiat ja muuta selle elektrilisteks komponentideks. Infrapunasensor koosneb optilisest süsteemist, detektorist ja muundamisahelast.
Optilisi süsteeme saab struktuuri järgi jagada läbilaskvaks ja peegelduvaks. Edastamine nõuab kahte komponenti: üks edastab infrapunakiirgust ja teine vastu võtab infrapunakiirgust. Peegeldi vajab aga soovitud teabe kogumiseks ainult ühte andurit.
Tööpõhimõtte järgi saab detekteerimiselemendi jagada termiliseks detekteerimiselemendiks ja fotoelektriliseks detekteerimiselemendiks. Termistorid on kõige laialdasemalt kasutatavad termistorid. Kui termistorile avaldatakse infrapunakiirgust, tõuseb selle temperatuur ja muutub takistus (see muutus võib olla suurem või väiksem, kuna termistorid saab jagada positiivse temperatuurikoefitsiendiga termistoriks ja negatiivse temperatuurikoefitsiendiga termistoriks), mida saab muundusahela abil muundada elektriliseks väljundsignaaliks. Fotoelektrilisi detekteerimiselemente kasutatakse tavaliselt valgustundlike elementidena ja need on tavaliselt valmistatud pliisulfiidist, pliiseleniidist, indiumarseniidist, antimoniarseniidist, elavhõbeda-kaadmiumtelluriidi kolmekomponentsest sulamist, germaaniumi ja räni legeeritud materjalidest.
Erinevate signaalitöötlus- ja muundusahelate järgi saab infrapunaandurid jagada analoog- ja digitaaltüüpi. Analoogpüroelektrilise infrapunaanduri signaalitöötlusahel on väljakiirguslamp, digitaalse püroelektrilise infrapunaanduri signaalitöötlusahel aga digitaalkiip.
Infrapunasensori paljud funktsioonid realiseeritakse kolme tundliku komponendi – optilise süsteemi, tuvastuselemendi ja muundamisahela – erinevate permutatsioonide ja kombinatsioonide kaudu. Vaatleme mõningaid teisi valdkondi, kus infrapunasensorid on olulist rolli mänginud.
Infrapuna-anduri rakendamine
1. Gaasi tuvastamine
Gaasianduri infrapuna-optiline põhimõte põhineb erinevate gaasimolekulide lähiinfrapunaspektri selektiivsetel neeldumisomadustel, kasutades gaasi kontsentratsiooni ja neeldumistugevuse seost (Lambert-Bill Lambert Beeri seadus) gaasikomponendi kontsentratsiooni tuvastamiseks ja määramiseks gaasianduri seadmes.
Nagu ülaltoodud joonisel näidatud, saab infrapunase analüüsi kaardi saamiseks kasutada infrapunasensoreid. Erinevatest aatomitest koosnevad molekulid neelduvad sama sagedusega infrapunakiirguse all, mille tulemuseks on infrapunavalguse intensiivsuse muutused. Erinevate lainepikkuste järgi saab määrata segus sisalduva gaasi tüüpi.
Üksiku infrapunase neeldumispiigi asukoha järgi saab määrata ainult seda, millised rühmad gaasimolekulis esinevad. Gaasi tüübi täpseks määramiseks peame vaatama kõigi neeldumispiikide asukohti gaasi keskmise infrapunapiirkonnas, nimelt gaasi infrapunase neeldumisjälje. Infrapunaspektri abil saab iga gaasi sisaldust segus kiiresti analüüsida.
Infrapuna-gaasiandureid kasutatakse laialdaselt naftakeemia-, metallurgia-, kaevandus-, õhusaaste seire- ja süsiniku neutraliseerimisega seotud tuvastamise, põllumajanduse ja muude tööstusharude valdkonnas. Praegu on keskmise infrapunakiirgusega laserid kallid. Usun, et tulevikus, kui paljud tööstusharud kasutavad gaasi tuvastamiseks infrapunaandureid, muutuvad infrapuna-gaasiandurid veelgi paremaks ja odavamaks.
2. Infrapuna kauguse mõõtmine
Infrapuna-kaugusandur on omamoodi andur, mis kasutab infrapunakiirgust mõõtesüsteemi keskkonnana, millel on lai mõõteulatus ja lühike reageerimisaeg ning mida kasutatakse peamiselt tänapäevases teaduses ja tehnoloogias, riigikaitses ning tööstus- ja põllumajandusvaldkonnas.
Infrapuna-kaugusanduril on paar infrapunasignaali saatvat ja vastuvõtvat dioodi, mis kiirgavad infrapuna-kaugusanduri abil infrapunavalguskiirt, mis pärast objektile kiiritamist peegeldub, pärast signaali vastuvõtmist andurile peegeldub ja seejärel CCD-pilditöötluse abil ajavaheandmeid vastu võtab. Signaaliprotsessor arvutab objekti kauguse. Seda saab kasutada mitte ainult looduslikel pindadel, vaid ka peegeldavatel paneelidel. Mõõtekaugus, kõrgsageduskarakteristik, sobib karmi tööstuskeskkonna jaoks.
3. Infrapunaülekanne
Andmeedastust infrapunaandurite abil kasutatakse samuti laialdaselt. Televiisori kaugjuhtimispult kasutab teleri kaugjuhtimiseks infrapunaülekande signaale; mobiiltelefonid saavad andmeid edastada infrapunaülekande kaudu. Need on rakendused, mis on olnud olemas juba infrapunatehnoloogia väljatöötamisest saati.
4. Infrapuna-termopilt
Termokaamera on passiivne andur, mis suudab jäädvustada kõigi absoluutsest nullist kõrgema temperatuuriga objektide kiirgavat infrapunakiirgust. Termokaamera töötati algselt välja sõjaliseks seire- ja öönägemisvahendiks, kuid selle laialdasema kasutamisega langes hind, mis laiendas oluliselt selle rakendusala. Termokaamerate rakenduste hulka kuuluvad loomade, põllumajanduse, ehituse, gaaside tuvastamise, tööstuslikud ja sõjalised rakendused, aga ka inimeste tuvastamine, jälgimine ja tuvastamine. Viimastel aastatel on infrapunatermokaamerat kasutatud paljudes avalikes kohtades toodete temperatuuri kiireks mõõtmiseks.
5. Infrapuna induktsioon
Infrapuna-induktsioonilüliti on infrapuna-induktsioonitehnoloogial põhinev automaatne juhtlüliti. See realiseerib oma automaatse juhtimisfunktsiooni välismaailmast kiirgava infrapunasoojuse tuvastamise teel. See suudab kiiresti avada lampe, automaatseid uksi, vargusvastaseid alarme ja muid elektriseadmeid.
Infrapunasensori Fresneli läätse kaudu saab lüliti tuvastada inimkeha poolt kiiratavat hajutatud infrapunavalgust, et realiseerida mitmesuguseid automaatseid juhtimisfunktsioone, näiteks valguse sisselülitamist. Viimastel aastatel, nutika kodu populaarsuse kasvades, on infrapunasensorit kasutatud ka nutikates prügikastides, nutikates tualettruumides, nutikates žestilülitites, induktsioonustes ja muudes nutikates toodetes. Infrapunasensor ei ole mõeldud ainult inimeste tuvastamiseks, vaid seda täiustatakse pidevalt, et saavutada rohkem funktsioone.
Kokkuvõte
Viimastel aastatel on asjade interneti tööstus kiiresti arenenud ja sellel on lai turuväljavaade. Selles kontekstis on ka infrapunaandurite turg edasi kasvanud. Seetõttu kasvab Hiina infrapunadetektorite turu maht jätkuvalt. Andmete kohaselt oli Hiina infrapunadetektorite turu maht 2019. aastal ligi 400 miljonit jüaani ja 2020. aastaks ligi 500 miljonit jüaani. Koos epideemiate ajal infrapunatemperatuuri mõõtmise ja süsiniku neutraliseerimise nõudlusega infrapunagaasi tuvastamiseks on infrapunaandurite turu maht tulevikus tohutu.
Postituse aeg: 16. mai 2022