Nguồn: Ulink Media
Trong thời kỳ hậu dịch bệnh, chúng tôi tin rằng cảm biến hồng ngoại là thứ không thể thiếu mỗi ngày. Trong quá trình di chuyển, chúng ta cần phải đo nhiệt độ nhiều lần mới có thể đến đích. Là một máy đo nhiệt độ với số lượng lớn cảm biến hồng ngoại, trên thực tế có rất nhiều vai trò quan trọng. Tiếp theo, chúng ta hãy nhìn kỹ vào cảm biến hồng ngoại.
Giới thiệu về cảm biến hồng ngoại
Có thể nói, bất cứ thứ gì trên độ không tuyệt đối (-273°C) đều liên tục phát ra năng lượng hồng ngoại vào không gian xung quanh. Và cảm biến hồng ngoại, có khả năng cảm nhận năng lượng hồng ngoại của vật thể và chuyển nó thành các thành phần điện. Cảm biến hồng ngoại bao gồm hệ thống quang học, phần tử phát hiện và mạch chuyển đổi.
Hệ thống quang học có thể được chia thành loại truyền và loại phản xạ theo cấu trúc khác nhau. Quá trình truyền cần có hai thành phần, một thành phần truyền hồng ngoại và một thành phần thu hồng ngoại. Mặt khác, tấm phản xạ chỉ cần một cảm biến để thu thập thông tin mong muốn.
Phần tử phát hiện có thể được chia thành phần tử phát hiện nhiệt và phần tử phát hiện quang điện theo nguyên lý làm việc. Điện trở nhiệt là loại điện trở nhiệt được sử dụng rộng rãi nhất. Khi nhiệt điện trở chịu bức xạ hồng ngoại, nhiệt độ tăng lên và điện trở thay đổi (sự thay đổi này có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn, vì nhiệt điện trở có thể được chia thành nhiệt kế hệ số nhiệt độ dương và nhiệt kế hệ số nhiệt độ âm), có thể chuyển đổi thành đầu ra tín hiệu điện thông qua mạch chuyển đổi. Các phần tử phát hiện quang điện thường được sử dụng làm phần tử cảm quang, thường được làm từ chì sunfua, chì selenua, indium arsenide, antimon arsenide, hợp kim ternary cadmium Telluride thủy ngân, vật liệu pha tạp germanium và silicon.
Theo các mạch xử lý và chuyển đổi tín hiệu khác nhau, cảm biến hồng ngoại có thể được chia thành loại analog và kỹ thuật số. Mạch xử lý tín hiệu của cảm biến hồng ngoại nhiệt điện analog là ống hiệu ứng trường, trong khi mạch xử lý tín hiệu của cảm biến hồng ngoại nhiệt điện kỹ thuật số là chip kỹ thuật số.
Nhiều chức năng của cảm biến hồng ngoại được thực hiện thông qua các hoán vị và sự kết hợp khác nhau của ba thành phần nhạy cảm: hệ thống quang học, bộ phận phát hiện và mạch chuyển đổi. Chúng ta hãy xem xét một số lĩnh vực khác mà cảm biến hồng ngoại đã tạo ra sự khác biệt.
Ứng dụng cảm biến hồng ngoại
1. Phát hiện khí
Nguyên lý quang học hồng ngoại của cảm biến khí là loại dựa trên đặc tính hấp thụ chọn lọc phổ hồng ngoại gần của các phân tử khí khác nhau, việc sử dụng nồng độ khí và mối quan hệ cường độ hấp thụ (luật Lambert – Bill Lambert Beer) để xác định và xác định nồng độ của khí thành phần khí thiết bị cảm biến.
Cảm biến hồng ngoại có thể được sử dụng để thu được bản đồ phân tích hồng ngoại như trong hình trên. Các phân tử gồm các nguyên tử khác nhau sẽ trải qua quá trình hấp thụ hồng ngoại dưới sự chiếu xạ của tia hồng ngoại có cùng tần số, dẫn đến sự thay đổi cường độ của tia hồng ngoại. Tùy theo các đỉnh sóng khác nhau có thể xác định được loại khí chứa trong hỗn hợp.
Theo vị trí của một đỉnh hấp thụ hồng ngoại duy nhất, chỉ có thể xác định được nhóm nào tồn tại trong phân tử khí. Để xác định chính xác loại khí, chúng ta cần xem xét vị trí của tất cả các đỉnh hấp thụ trong vùng hồng ngoại giữa của khí, cụ thể là dấu vân tay hấp thụ hồng ngoại của khí. Với phổ hồng ngoại, hàm lượng của từng khí trong hỗn hợp có thể được phân tích nhanh chóng.
Cảm biến khí hồng ngoại được sử dụng rộng rãi trong ngành hóa dầu, luyện kim, khai thác điều kiện làm việc, giám sát ô nhiễm không khí và phát hiện liên quan đến trung hòa carbon, nông nghiệp và các ngành công nghiệp khác. Hiện nay, laser hồng ngoại trung rất đắt tiền. Tôi tin rằng trong tương lai, với số lượng lớn các ngành công nghiệp sử dụng cảm biến hồng ngoại để phát hiện khí, cảm biến khí hồng ngoại sẽ trở nên xuất sắc hơn và rẻ hơn.
2. Đo khoảng cách hồng ngoại
Cảm biến phạm vi hồng ngoại là một loại thiết bị cảm biến, sử dụng hồng ngoại làm phương tiện của hệ thống đo lường, phạm vi đo rộng, thời gian đáp ứng ngắn, chủ yếu được sử dụng trong khoa học công nghệ hiện đại, quốc phòng và các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp.
Cảm biến đo cự ly hồng ngoại có một cặp điốt truyền và nhận tín hiệu hồng ngoại, sử dụng cảm biến đo cự ly hồng ngoại để phát ra một chùm tia hồng ngoại, hình thành quá trình phản xạ sau khi chiếu vào vật thể, phản xạ về cảm biến sau khi nhận được tín hiệu, sau đó sử dụng CCD xử lý hình ảnh nhận truyền và nhận dữ liệu chênh lệch thời gian. Khoảng cách của đối tượng được tính toán sau khi được bộ xử lý tín hiệu xử lý. Điều này có thể được sử dụng không chỉ trên các bề mặt tự nhiên mà còn trên các tấm phản chiếu. Đo khoảng cách, đáp ứng tần số cao, phù hợp với môi trường công nghiệp khắc nghiệt.
3. Truyền hồng ngoại
Truyền dữ liệu bằng cảm biến hồng ngoại cũng được sử dụng rộng rãi. Điều khiển từ xa của TV sử dụng tín hiệu truyền hồng ngoại để điều khiển TV từ xa; Điện thoại di động có thể truyền dữ liệu qua đường truyền hồng ngoại. Đây là những ứng dụng đã có từ khi công nghệ hồng ngoại lần đầu tiên được phát triển.
4. Hình ảnh nhiệt hồng ngoại
Máy ảnh nhiệt là một cảm biến thụ động có thể thu được bức xạ hồng ngoại phát ra từ tất cả các vật thể có nhiệt độ cao hơn độ không tuyệt đối. Máy ảnh nhiệt ban đầu được phát triển như một công cụ giám sát quân sự và nhìn đêm, nhưng khi nó được sử dụng rộng rãi hơn, giá thành giảm, do đó mở rộng đáng kể lĩnh vực ứng dụng. Các ứng dụng chụp ảnh nhiệt bao gồm các ứng dụng động vật, nông nghiệp, xây dựng, phát hiện khí, công nghiệp và quân sự, cũng như phát hiện, theo dõi và nhận dạng con người. Những năm gần đây, ảnh nhiệt hồng ngoại được sử dụng ở nhiều nơi công cộng để đo nhanh nhiệt độ của sản phẩm.
5. Cảm ứng hồng ngoại
Công tắc cảm ứng hồng ngoại là công tắc điều khiển tự động dựa trên công nghệ cảm ứng hồng ngoại. Nó thực hiện chức năng điều khiển tự động bằng cách cảm nhận nhiệt hồng ngoại phát ra từ thế giới bên ngoài. Nó có thể nhanh chóng mở đèn, cửa tự động, báo động chống trộm và các thiết bị điện khác.
Thông qua thấu kính Fresnel của cảm biến hồng ngoại, công tắc có thể cảm nhận được ánh sáng hồng ngoại tán xạ phát ra từ cơ thể con người, từ đó nhận ra các chức năng điều khiển tự động khác nhau như bật đèn. Trong những năm gần đây, với sự phổ biến của nhà thông minh, cảm biến hồng ngoại cũng được sử dụng trong thùng rác thông minh, bồn cầu thông minh, công tắc cử chỉ thông minh, cửa cảm ứng và các sản phẩm thông minh khác. Cảm biến hồng ngoại không chỉ là cảm biến con người mà còn được cập nhật liên tục để đạt được nhiều chức năng hơn.
Phần kết luận
Trong những năm gần đây, ngành Internet of Things đã phát triển nhanh chóng và có triển vọng thị trường rộng lớn. Trong bối cảnh này, thị trường cảm biến hồng ngoại cũng đã tăng trưởng hơn nữa. Do đó, quy mô thị trường máy dò hồng ngoại của Trung Quốc tiếp tục phát triển. Theo dữ liệu, năm 2019, quy mô thị trường máy dò hồng ngoại của Trung Quốc đạt gần 400 triệu nhân dân tệ, đến năm 2020 tương đương gần 500 triệu nhân dân tệ. Kết hợp với nhu cầu đo nhiệt độ hồng ngoại của dịch bệnh và trung hòa carbon để phát hiện khí hồng ngoại, quy mô thị trường của cảm biến hồng ngoại sẽ rất lớn trong tương lai.
Thời gian đăng: 16-05-2022