Αισθητήρες υπερύθρων | 2 Σημαντικοί τύποι | Εφαρμογές

ΑΙΣΘΗΤΗΡΕΣ IR

Περιεχόμενα:

Τι είναι ένα υπέρυθρο κύμα;

Ένα υπέρυθρο κύμα είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με συχνότητα μεταξύ 300 GHz και 400 THz [μήκη κύματος που κυμαίνεται από 10-3 - 0.7 x 10-6Μ]. Οι ακτινοβολίες υπερύθρων δεν είναι ορατές από τα ανθρώπινα μάτια. Τα υπέρυθρα κύματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη θέρμανση τροφίμων και την παραγωγή τηλεχειριστηρίων, καλωδίων οπτικών ινών, κάμερες θερμικής απεικόνισης, ιατρικών εφαρμογών κ.λπ.

Τι είναι ένας αισθητήρας υπερύθρων;

Ένας αισθητήρας υπερύθρων ή ένας αισθητήρας υπερύθρων είναι ένα όργανο που ανιχνεύει και αναλύει τα κύματα υπέρυθρων. Οι αισθητήρες υπερύθρων μπορούν να είναι δύο τύπων: θερμικοί αισθητήρες υπερύθρων και φωτοηλεκτρικοί αισθητήρες υπερύθρων. Οι φωτοηλεκτρικοί αισθητήρες υπερύθρων ανιχνεύουν και στη συνέχεια μετατρέπουν την προσπίπτουσα ενέργεια φωτός (με τη μορφή υπέρυθρων κυμάτων) σε ηλεκτρικό σήμα (ηλεκτρόνια). Ο φωτοηλεκτρικός υπέρυθρος αισθητήρας μπορεί να παράγει ηλεκτρικά σήματα εξόδου που διαθέτουν ενέργεια που αντιστοιχεί στην ενέργεια εισόδου ή προσπίπτουσας φωτεινής ενέργειας. Οι θερμικοί ανιχνευτές υπερύθρων ανιχνεύουν και αναλύουν τις ακτινοβολίες υπεριώδους ακτινοβολίας με βάση διάφορα φαινόμενα που εξαρτώνται από τη θερμοκρασία. Συνήθως, οι θερμικοί αισθητήρες υπερύθρων ποικίλλουν την αντίσταση εξόδου βάσει των διακυμάνσεων θερμοκρασίας που οφείλονται στις ακτινοβολίες υπερύθρων. Οι ανιχνευτές IR χρησιμοποιούνται στο IR φασματογράφοι, βολόμετρα, μικροβολόμετρα,  θερμοπύλες, θερμοζεύγηΚ.λπ.

Αισθητήρα υπερύθρων
Πρωτότυπο ανιχνευτή υπερύθρων υψηλής ταχύτητας. Πηγή εικόνας: ESO, RAPID Ένας ανιχνευτής υπερύθρων υψηλής ταχύτηταςCC-BY 4.0

Θερμικοί αισθητήρες IR έναντι φωτοηλεκτρικών αισθητήρων IR:

Θερμικοί ανιχνευτές υπερύθρωνΦωτοηλεκτρικοί ανιχνευτές υπερύθρων
Οι θερμικοί αισθητήρες υπερύθρων ανιχνεύουν και αναλύουν τις ακτινοβολίες υπεριώδους ακτινοβολίας με βάση διάφορα φαινόμενα που εξαρτώνται από τη θερμοκρασία.Οι φωτοηλεκτρικοί αισθητήρες υπερύθρων ανιχνεύουν και στη συνέχεια μετατρέπουν την προσπίπτουσα ενέργεια φωτός (με τη μορφή υπέρυθρων κυμάτων) σε ηλεκτρικό σήμα (ηλεκτρόνια).
Ο θερμικός ανιχνευτής IR μεταβάλλει την αντίσταση εξόδου / τάση με βάση τις μεταβολές θερμοκρασίας που οφείλονται στις ακτινοβολίες IR.Ο φωτοηλεκτρικός υπέρυθρος αισθητήρας παράγει ένα ηλεκτρικό σήμα εξόδου που έχει ενέργεια που αντιστοιχεί στην ενέργεια φωτός εισόδου.
Η ευαισθησία των θερμικών ανιχνευτών είναι χαμηλότερη.Η ευαισθησία των φωτονικών ανιχνευτών είναι υψηλότερη.
Ο φωτοηλεκτρικός υπέρυθρος αισθητήρας έχει γρηγορότερο χρόνο απόκρισης.Οι φωτοηλεκτρικοί υπέρυθροι αισθητήρες έχουν υψηλότερο χρόνο απόκρισης.
Ο φωτοηλεκτρικός υπέρυθρος αισθητήρας δεν χρειάζεται να κρυώσει.Ο φωτοηλεκτρικός υπέρυθρος αισθητήρας πρέπει να κρυώσει.

Τι είναι οι αισθητήρες φλόγας IR;

Οι αισθητήρες φλόγας IR είναι ικανοί να ανιχνεύουν και να αναλύουν την υπέρυθρη φασματική ζώνη για την ανίχνευση συγκεκριμένων μοτίβων που παρουσιάζονται σε θερμό αέριο και αυτά τα μοτίβα αποτυπώνονται με τη βοήθεια κάμερας θερμογραφικής ή θερμικής απεικόνισης. Οι ανιχνευτές φλόγας Near-Infrared χρησιμοποιούν δυνατότητες αναγνώρισης φλόγας που υπάρχουν σε μια συσκευή CCD. Οι αισθητήρες υπερύθρων μπορούν να επηρεαστούν σημαντικά από τους υδρατμούς καθώς το νερό μπορεί να απορροφήσει το μεγαλύτερο μέρος της προσπίπτουσας ακτινοβολίας. Αυτό καθιστά τους αισθητήρες υπερύθρων ακατάλληλους για εξωτερικό περιβάλλον.

Ο ανιχνευτής φλόγας IR3 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη σύγκριση των μοτίβων ακτινοβολίας μεταξύ 3-διαφορετικών φασματικών ζωνών υπέρυθρης ακτινοβολίας και της αναλογίας της ζώνης ακτινοβολίας μεταξύ τους. Συνήθως, αυτοί οι αισθητήρες προγραμματίζονται για την ανίχνευση μιας ζώνης ακτινοβολίας στην περιοχή 4.4 μικρομέτρων και τις άλλες δύο ζώνες στην περιοχή που ακολουθούν και προηγούνται του φάσματος 4.4 μικρομέτρων. Αυτή η ανίχνευση για συγκεκριμένη περιοχή επιτρέπει στον αισθητήρα να διαφοροποιεί μεταξύ της πραγματικής φλόγας και της ακτινοβολίας χωρίς φλόγα που επηρέασε την έξοδο. Η παράβλεψη των ακτινοβολιών φόντου επιτρέπει στους ανιχνευτές να παρέχουν ένα πιο ακριβές και χωρίς λάθος αποτέλεσμα.

Θερμική εικόνα φλόγας.
Πηγή εικόνας: Hugues CREPINAllumette img σημCC BY-SA 3.0

Ποια είναι η εφαρμογή των υπέρυθρων αισθητήρων στη θερμική απεικόνιση?

Οι αισθητήρες θερμικής υπέρυθρης ακτινοβολίας έχουν σχεδιαστεί ειδικά για την ανίχνευση ακτινοβολιών υπερύθρων και τη διαμόρφωση εικόνων και αυτές οι εικόνες εξαρτώνται από την θερμική ενέργεια που εκπέμπεται από αυτό το επιλεγμένο αντικείμενο και τη διακύμανση της θερμοκρασίας μεταξύ αντικειμένων στο περιβάλλον προσκηνίου και περιβάλλοντος και αυτά τα όργανα εξυπηρετούν ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών σε διάφορα διαφορετικά πεδία. Η διαδικασία ανάλυσης δεδομένων θερμικής απεικόνισης είναι γνωστή ως θερμογραφία. να μάθω περισσότερα για αυτό Κάνε κλικ εδώ.

Γυαλιά νυχτερινής όρασης που χρησιμοποιούνται από στρατιωτικούς Πηγή εικόνας: AlexPlank at Αγγλικά WikipediaNightvision, επισημαίνεται ως δημόσιος τομέας, περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με Wikimedia Commons

Ποια είναι τα υλικά που χρησιμοποιούνται στους αισθητήρες υπερύθρων?

Οι αισθητήρες υπερύθρων μπορούν να αποτελούνται από διαφορετικά υλικά με βάση τις απαιτήσεις της μορφής πληροφοριών που πρέπει να παρέχει. Μερικά κοινά χρησιμοποιούμενα υλικά σε ανιχνευτές υπερύθρων είναι:

  • Τελουριούχο υδράργυρο (γνωστό ως MCT, HgCdTe)
  • Σουλφίδιο μολύβδου (II) (PbS)
  • Αντιμίδιο του ινδίου (InSb)
  • Αρσενίδιο του ινδίου γάλλιο
  • Αρσενίδιο του ινδίου
  • Τανταλικό λίθιο (LiTaO3)
  • Σεληνίδη μολύβδου
  • Κβαντικός υπέρυθρος φωτοανιχνευτής (QWIP)
  • Θειική τριγλυκίνη (TGS)
  • Πυριτικό άλας πλατίνης (PtSi)

Τι είδους κυκλώματα χρησιμοποιούνται σε ανιχνευτές υπερύθρων;

Οι ανιχνευτές υπερύθρων είναι γενικά συμβατοί με ένα Ολοκληρωμένο κύκλωμα ανάγνωσης (ROIC) το οποίο θα συσσωρεύει πρώτα τα ρεύματα φωτογραφίας από τα pixel και στη συνέχεια θα κατευθύνει αυτό το επεξεργασμένο σήμα στο o / p για τις παρατηρήσεις. Ένα ROIC μεταδίδει δεδομένα pixel έξω από το IC με τη βοήθεια αναλογικών εξόδων υψηλής ταχύτητας.

Υπάρχουν 2 τύποι ολοκληρωμένων κυκλωμάτων Read-out.

  1. Ψηφιακό ολοκληρωμένο κύκλωμα ανάγνωσης pixel (DPROIC).
  2. Ψηφιακό ολοκληρωμένο κύκλωμα ανάγνωσης (DROIC).
Ψηφιακό διάγραμμα ολοκληρωμένου κυκλώματος ανάγνωσης pixel (DPROIC). πηγή εικόνας: ΡμπνανατίνηΨηφιακό ολοκληρωμένο κύκλωμα ανάγνωσης pixelCC BY-SA 4.0
Μπλοκ διάγραμμα ψηφιακού ολοκληρωμένου κυκλώματος ανάγνωσης (DROIC) Πηγή εικόνας: ΡμπνανατίνηΨηφιακό ολοκληρωμένο κύκλωμα ανάγνωσηςCC BY-SA 4.0

Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τους αισθητήρες φωτός επισκεφθείτε https://lambdageeks.com/light-sensors/

Σχετικά με το Sanchari Chakraborty

Είμαι πρόθυμος μαθητευόμενος, επί του παρόντος επενδύω στον τομέα της Εφαρμοσμένης Οπτικής και της Φωτονικής. Είμαι επίσης ενεργό μέλος του SPIE (Διεθνής Εταιρεία Οπτικής και Φωτονικής) και του OSI (Optical Society of India). Τα άρθρα μου έχουν ως στόχο να φέρουν στο φως ποιοτικά επιστημονικά ερευνητικά θέματα με απλό αλλά ενημερωτικό τρόπο. Η επιστήμη εξελίσσεται από αμνημονεύτων χρόνων. Γι 'αυτό, προσπαθώ να αξιοποιήσω την εξέλιξη και να το παρουσιάσω στους αναγνώστες.

Ας συνδεθούμε μέσω https://www.linkedin.com/in/sanchari-chakraborty-7b33b416a/

Αφήστε ένα σχόλιο

Η διεύθυνση email σας δεν θα δημοσιευθεί. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται *

Lambda Geeks