Infrapuna-anturien esittely ja tyypit
Infrapuna-anturion infrapunafysikaalisten ominaisuuksien käyttö anturin mittaamiseen. Infrapuna, joka tunnetaan myös nimellä infrapunavalo, sillä on heijastus-, taittumis-, sironta-, häiriö-, absorptio- ja muita ominaisuuksia. Mikä tahansa aine, jolla on tietty oma lämpötila (absoluuttisen nollan yläpuolella), voi säteilläinfrapunasäteily. Infrapuna-anturin mittaus ei kosketa suoraan mitattavaan kohteeseen, joten siinä ei ole kitkaa, ja sen etuna on korkea herkkyys, nopea vaste.
Infrapuna-anturi sisältää optisen järjestelmän, tunnistuselementin ja muunnospiirin. Optinen järjestelmä voidaan jakaa lähetystyyppiin ja heijastustyyppiin eri rakenteen mukaan. Ilmaisinelementti voidaan jakaa lämpötunnistimeen ja valosähköiseen ilmaisinelementtiin toimintaperiaatteen mukaan. Termistorit ovat yleisimmin käytettyjä termistoreita. Kun termistori altistuu infrapunasäteilylle, lämpötila nousee ja resistanssi muuttuu (tämä muutos voi olla suurempi tai pienempi, koska termistori voidaan jakaa positiiviseen lämpötilakerroin termistoriin ja negatiiviseen lämpötilakerroin termistoriin), jotka voidaan muuntaa sähkösignaaliksi. muunnospiirin kautta. Valosähköisiä tunnistuselementtejä käytetään yleisesti valoherkkinä elementteinä, jotka on yleensä valmistettu lyijysulfidista, lyijy-selenidistä, indiumarsenidista, antimoniarsenidista, elohopea-kadmiumtelluridin kolmiosaisesta seoksesta, germaniumista ja piistä seostetuista materiaaleista.
Erityisesti infrapuna-anturit hyödyntävät kauko-infrapuna-alueen herkkyyttä ihmisen fyysisessä tutkimuksessa, infrapuna-aallonpituudet ovat pidempiä kuin näkyvä valo ja lyhyempiä kuin radioaallot. Infrapuna saa ihmiset ajattelemaan, että sitä säteilevät vain kuumat esineet, mutta todellisuudessa se ei ole niin. Kaikki luonnossa esiintyvät esineet, kuten ihmiset, tuli, jää ja niin edelleen, kaikki lähettävät infrapunasäteitä, mutta niiden aallonpituus on erilainen kohteen lämpötilan vuoksi. Kehon lämpötila on noin 36–37 °C, mikä lähettää kauko-infrapunasäteen, jonka huippuarvo on 9–10 μm. Lisäksi 400–700 °C:seen kuumennettu esine voi lähettää keskimmäistä infrapunasädettä, jonka huippuarvo on 3–5 μm.
Theinfrapuna-anturivoidaan jakaa toimiin:
(1) Infrapunalinja muuttuu lämmöksi, ja muuttuvan resistanssiarvon lämpötyyppi ja lähtösignaali, kuten sähköinen dynaaminen potentiaali, poistetaan lämmöllä.
(2) Puolijohteiden migraatioilmiön optinen vaikutus ja PN-liitännästä johtuvan valosähköisen potentiaaliefektin kvanttityyppi.
Lämpöilmiö tunnetaan yleisesti pyrotermisenä ilmiönä, ja edustavimpia ovat säteilyilmaisin (Thermal Bolometer), termosähköinen reaktori (Thermopile) ja lämpösähköiset (Pyroelectric) elementit.
Lämpötyypin edut ovat: voi toimia huoneenlämpötilassa, aallonpituusriippuvuutta (eri aallonpituuksien sensorisia muutoksia) ei ole olemassa, hinta on halpa;
Haitat: alhainen herkkyys, hidas vaste (mS-spektri).
Kvanttityypin edut: korkea herkkyys, nopea vaste (S-spektri);
Haitat: täytyy jäähdyttää (nestetyppi), aallonpituusriippuvuus, korkea hinta;
Infrapuna-anturi sisältää optisen järjestelmän, tunnistuselementin ja muunnospiirin. Optinen järjestelmä voidaan jakaa lähetystyyppiin ja heijastustyyppiin eri rakenteen mukaan. Ilmaisinelementti voidaan jakaa lämpötunnistimeen ja valosähköiseen ilmaisinelementtiin toimintaperiaatteen mukaan. Termistorit ovat yleisimmin käytettyjä termistoreita. Kun termistori altistuu infrapunasäteilylle, lämpötila nousee ja resistanssi muuttuu (tämä muutos voi olla suurempi tai pienempi, koska termistori voidaan jakaa positiiviseen lämpötilakerroin termistoriin ja negatiiviseen lämpötilakerroin termistoriin), jotka voidaan muuntaa sähkösignaaliksi. muunnospiirin kautta. Valosähköisiä tunnistuselementtejä käytetään yleisesti valoherkkinä elementteinä, jotka on yleensä valmistettu lyijysulfidista, lyijy-selenidistä, indiumarsenidista, antimoniarsenidista, elohopea-kadmiumtelluridin kolmiosaisesta seoksesta, germaniumista ja piistä seostetuista materiaaleista.
Erityisesti infrapuna-anturit hyödyntävät kauko-infrapuna-alueen herkkyyttä ihmisen fyysisessä tutkimuksessa, infrapuna-aallonpituudet ovat pidempiä kuin näkyvä valo ja lyhyempiä kuin radioaallot. Infrapuna saa ihmiset ajattelemaan, että sitä säteilevät vain kuumat esineet, mutta todellisuudessa se ei ole niin. Kaikki luonnossa esiintyvät esineet, kuten ihmiset, tuli, jää ja niin edelleen, kaikki lähettävät infrapunasäteitä, mutta niiden aallonpituus on erilainen kohteen lämpötilan vuoksi. Kehon lämpötila on noin 36–37 °C, mikä lähettää kauko-infrapunasäteen, jonka huippuarvo on 9–10 μm. Lisäksi 400–700 °C:seen kuumennettu esine voi lähettää keskimmäistä infrapunasädettä, jonka huippuarvo on 3–5 μm.
Theinfrapuna-anturivoidaan jakaa toimiin:
(1) Infrapunalinja muuttuu lämmöksi, ja muuttuvan resistanssiarvon lämpötyyppi ja lähtösignaali, kuten sähköinen dynaaminen potentiaali, poistetaan lämmöllä.
(2) Puolijohteiden migraatioilmiön optinen vaikutus ja PN-liitännästä johtuvan valosähköisen potentiaaliefektin kvanttityyppi.
Lämpöilmiö tunnetaan yleisesti pyrotermisenä ilmiönä, ja edustavimpia ovat säteilyilmaisin (Thermal Bolometer), termosähköinen reaktori (Thermopile) ja lämpösähköiset (Pyroelectric) elementit.
Lämpötyypin edut ovat: voi toimia huoneenlämpötilassa, aallonpituusriippuvuutta (eri aallonpituuksien sensorisia muutoksia) ei ole olemassa, hinta on halpa;
Haitat: alhainen herkkyys, hidas vaste (mS-spektri).
Kvanttityypin edut: korkea herkkyys, nopea vaste (S-spektri);
Haitat: täytyy jäähdyttää (nestetyppi), aallonpituusriippuvuus, korkea hinta;
