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红外传感器,不仅是测温利器
来源: | 作者:electronics-101 | 发布时间: 2022-05-16 | 288 次浏览 | 分享到:
红外传感器,不仅是测温利器,还可以用在气体检测、红外测距、红外传输、红外热象、红外感应等方面

后疫情时代,相信大家每天都离不开红外传感器。在通勤的过程中,出小区、上公交、进公司,我们需要经历一遍又一遍的温度测量,才能到达我们的目的地。作为测温用而大量出现的红外传感器,其实还有很多重要的作用。接下来,让我们来好好了解一下红外传感器。


01、红外传感器简介

可以说,一切温度高于绝对零度(-273°C)的物体都在不停地向周围空间发射红外能量。而红外传感器,就是能感受物体的红外能量并将其转换成电信号的元器件。红外线传感器由光学系统、检测元件和转换电路三个部分组成。

光学系统按结构不同可分为透射式和反射式两类。透射式需要两个元件,一个发射红外线端,一个接收红外线端。而反射式只需要一个敏感元件,就能收集到需要的信息。


检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和光电检测元件。热敏元件应用最多的是热敏电阻。热敏电阻受到红外线辐射时温度升高,电阻发生变化(这种变化可能是变大也可能是变小,因为热敏电阻可分为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻),通过转换电路变成电信号输出。光电检测元件常用的是光敏元件,通常由硫化铅、硒化铅、砷化铟、砷化锑、碲镉汞三元合金、锗及硅掺杂等材料制成。


根据信号处理转换电路的不同,可以将红外传感器分为模拟型和数字型两类。模拟型热释电红外传感器的信号处理电路是场效应管,而数字型热释电红外传感器的信号处理电路是数字芯片。

由光学系统、检测元件和转换电路三个敏感元件通过不同的排列组合,最后实现红外传感器的许多功能。下面让我们来一起看一下红外传感器还在哪些领域有所建树吧。


02、红外传感器的应用


2.1 气体检测

红外光学原理的气体传感器是一种基于不同气体分子的近红外光谱选择吸收特性,利用气体浓度与吸收强度关系(朗伯-比尔Lambert-Beer定律)鉴别气体组分并确定其浓度的气体传感装置。

使用红外传感器,可以获得如上图的红外分析图谱,不同原子组成的分子在相同频率的红外线的照射下,会发生红外吸收,从而引起红外光强的变化,根据不同的波峰,可以判断混合气体中所含气体的种类。

根据单一的红外吸收峰位置只能判定气体分子中有什么基团,精确判定气体种类需要看气体在中红外区所有的吸收峰位置即气体的红外吸收指纹。有了红外光谱,可以迅速的分析出混合气体中各气体的含量。

红外气体传感器被广泛用于石油化工、冶金工业、工况开采、大气污染监测以及碳中和相关检测、农业等各种行业。目前,中红外激光器价格昂贵。相信在未来,随着大量行业使用红外传感器检测气体后,红外气体传感器也会变得更加优秀,便宜。


2.2 红外测距

红外测距传感器是一种传感装置,是用红外线为介质的测量系统,测量范围广,响应时间短,主要应用于现代科技,国防和工农业领域。

红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极管,利用红外测距传感器发射出一束红外光,在照射到物体后形成一个反射的过程,反射到传感器后接收信号,然后利用CCD图像处理接收发射与接收的时间差的数据。经信号处理器处理后计算出物体的距离。这不仅可以使用于自然表面,也可用于加反射板。测量距离远,很高的频率响应,适合于恶劣的工业环境中。


2.3 红外传输

使用红外传感器进行数据传输的应用也非常广泛。电视遥控器使用红外传输信号以远程控制电视;手机通过红外传输可以进行数据的传输。这些都是红外技术刚被开发出时就出现的应用了。


2.4 红外热象

热像仪是无源传感器,可捕获温度高于绝对零值的所有物体发出的红外辐射。热像仪用途最初是作为军事监视和夜视工具开发的,但随着大量的使用,价格便下降了,从而大大开拓了更广阔的应用领域。热像仪用途包括动物,农业,建筑物,气体检测,工业和军事应用,以及对人类的检测,跟踪和识别。近年疫情四起,红外热像也被用在许多公共场合的快捷测温产品中。


2.5 红外感应

红外感应开关是以红外感应技术为基础的一种自动控制开关,通过感应外界散发的红外热量实现其自动控制功能,能够快速开启灯具、自动门、防盗报警器等各种电器设备。

通过红外感应器的菲涅尔透镜,人体发出散乱的红外光会被开关感应到,从而实现开灯等各种自动控制的功能。近年来随着智能家居的火爆,红外感应还被用于智能垃圾桶、智能马桶、智能手势开关、感应门等各种智能产品上。红外感应也不仅是感应人的经过,而是不断更新迭代以至于能实现更多功能。


03、总结

受疫情催化2020 年全球民用红外市场迎来爆发,预计未来五年年均增速将达6.7%。

根据 Mordor Intelligence 统计,2020 年全球民用红外市场规模达到58.9 亿美元,同比增长47.3%,这主要是因为在新冠疫情影响下全球对红外测温产品的需求爆发,而这种短期需求并不具备可持续性,因此2021 年全球红外市场预计将有所回落。但从长期来看,民用红外市场的规模仍将保持快速增长,Mordor 预测2021-2026 年全球民用红外市场的年均增速将达6.7%,在2026 年达到63.4 亿美元。