紅外傳感器

紅外傳感器

用紅外線為介質的測量工具
紅外傳感系統是用紅外線為介質的測量系統,按照功能可分成五類, 按探測機理可分成為光子探測器和熱探測器。 紅外傳感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。紅外傳感器已經在現代化的生産實踐中發揮着它的巨大作用,随着探測設備和其他部分的技術的提高,紅外傳感器能夠擁有更多的性能和更好的靈敏度。對來自待測目标的輻射調制成交變的輻射光,提供目标方位信息,并可濾除大面積的幹擾信号。
    中文名:紅外傳感器 外文名:infrared transducer 用途:現代科技、國防和工農業等 分類:光子探測器和熱探測器

特點

其具有應用廣泛、使用壽命長、靈敏度高、穩定性好、适合氣體多、性價比高、維護成本低、可在線分析等等一系列優點。

概述

紅外線技術在測速系統中已經得到了廣泛應用,許多産品已運用紅外線技術能夠實現車輛測速、探測等研究。紅外線應用速度測量領域時,最難克服的是受強太陽光等多種含有紅外線的光源幹擾。外界光源的幹擾成為紅外線應用于野外的瓶頸。針對此問題,這裡提出一種紅外線測速傳感器設計方案,該設計方案能夠為多點測量即時速度和階段加速度提供技術支持,可應用于公路測速和生産線下料的速度稱量等工業生産中需要測量速度的環節。

紅外線對射管的驅動分為電平型和脈沖型兩種驅動方式。由紅外線對射管陣列組成分離型光電傳感器。該傳感器的創新點在于能夠抵抗外界的強光幹擾。太陽光中含有對紅外線接收管産生幹擾的紅外線,該光線能夠将紅外線接收二極管導通,使系統産生誤判,甚至導緻整個系統癱瘓。本傳感器的優點在于能夠設置多點采集,對射管陣列的間距和陣列數量可根據需求選取。

紅外傳感器根據探測機理可分成為:光子探測器(基于光電效應)和熱探測器(基于熱效應)。

原理

待測目标

根據待測目标的紅外輻射特性可進行紅外系統的設定。

大氣衰減

待測目标的紅外輻射通過地球大氣層時,由于氣體分子和各種氣體以及各種溶膠粒的散射和吸收,将使得紅外源發出的紅外輻射發生衰減。

光學接收器

它接收目标的部分紅外輻射并傳輸給紅外傳感器。相當于雷達天線,常用是物鏡。

輻射調制器

對來自待測目标的輻射調制成交變的輻射光,提供目标方位信息,并可濾除大面積的幹擾信号。又稱調制盤和斬波器,它具有多種結構。

紅外探測器

這是紅外系統的核心。它是利用紅外輻射與物質相互作用所呈現出來的物理效應探測紅外輻射的傳感器,多數情況下是利用這種相互作用所呈現出的電學效應。此類探測器可分為光子探測器和熱敏感探測器兩大類型。

探測器制冷器

由于某些探測器必須要在高溫下工作,所以相應的系統必須有制冷設備。經過制冷,設備可以縮短響應時間,提高探測靈敏度。

信号處理系統

将探測的信号進行放大、濾波,并從這些信号中提取出信息。然後将此類信息轉化成為所需要的格式,最後輸送到控制設備或者顯示器中。

顯示設備

這是紅外設備的終端設備。常用的顯示器有示波器、顯像管、紅外感光材料、指示儀器和記錄儀等。依照上面的流程,紅外系統就可以完成相應的物理量的測量。紅外系統的核心是紅外探測器,按照探測的機理的不同,可以分為熱探測器和光子探測器兩大類。下面以熱探測器為例子來分析探測器的原理。

熱探測器是利用輻射熱效應,使探測元件接收到輻射能後引起溫度升高,進而使探測器中依賴于溫度的性能發生變化。檢測其中某一性能的變化,便可探測出輻射。多數情況下是通過熱電變化來探測輻射的。當元件接收輻射,引起非電量的物理變化時,可以通過适當的變換後測量相應的電量變化。紅外傳感器已經在現代化的生産實踐中發揮着它的巨大作用,随着探測設備和其他部分的技術的提高,紅外傳感器能夠擁有更多的性能和更好的靈敏度。

發展前景

咨詢公司INTECHNOCONSULTING的傳感器市場報告顯示,2008年全球傳感器市場容量為506億美元,預計2010年全球傳感器市場可達600億美元以上。調查顯示,東歐、亞太區和加拿大成為傳感器市場增長最快的地區,而美國、德國、日本依舊是傳感器市場分布最大的地區。就世界範圍而言,傳感器市場上增長最快的依舊是汽車市場,占第二位的是過程控制市場,看好通訊市場前景。

一些傳感器市場比如壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、水平傳感器已表現出成熟市場的特征。流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器的市場規模最大,分别占到整個傳感器市場的21%、19%和14%。傳感器市場的主要增長來自于無線傳感器、MEMS(MICRO-ELECTRO-MECHANICALSYSTEMS,微機電系統)傳感器、生物傳感器等新興傳感器。其中,無線傳感器在2007-2010年複合年增長率預計會超過25%。

全球的傳感器市場在不斷變化的創新之中呈現出快速增長的趨勢。有關專家指出,傳感器領域的主要技術将在現有基礎上予以延伸和提高,各國将競相加速新一代傳感器的開發和産業化,競争也将日益激烈。新技術的發展将重新定義未來的傳感器市場,比如無線傳感器、光纖傳感器、智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型傳感器的出現與市場份額的擴大。

關鍵性元件

菲涅爾濾光透鏡,熱釋電紅外傳感器(PIR)和匹配低噪放大器。菲涅爾透鏡有兩個作用:一是聚焦作用,即将熱釋紅外信号折射在PIR上:二是将探測區内分為若幹個明區和暗區,使進入探測區的移動物體(人)能以溫度變化的形式在PIR上産生變化的熱釋紅外信号。一般還會匹配低噪放大器,當探測器上的環境溫度上升,尤其是接近人體正常體溫(37℃)時,傳感器的靈敏度下降,經由它對增益進行補償,增加其靈敏度。輸出信号可用來驅動電子開關,實現LED照明電路的開關控制。

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