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利用紅外線的物理性質(zhì)來進行測量的傳感器。紅外線又稱紅外光,它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。任何物質(zhì),只要它本身具有一定的溫度(高于絕對零度),都能輻射紅外線。紅外線傳感器測量時不與被測物體直接接觸,因而不存在摩擦,并且有靈敏度高,反應(yīng)快等優(yōu)點。

紅外線傳感器包括光學(xué)系統(tǒng)、檢測元件和轉(zhuǎn)換電路。光學(xué)系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)不同可分為透射式和反射式兩類。檢測元件按工作原理可分為熱敏檢測元件和光電檢測元件。熱敏元件應(yīng)用最多的是熱敏電阻。熱敏電阻受到紅外線輻射時溫度升高,電阻發(fā)生變化(這種變化可能是變大也可能是變小,因為熱敏電阻可分為正溫度系數(shù)熱敏電阻和負溫度系數(shù)熱敏電阻),通過轉(zhuǎn)換電路變成電信號輸出。光電檢測元件常用的是光敏元件,通常由硫化鉛、硒化鉛、砷化銦、砷化銻、碲鎘汞三元合金、鍺及硅摻雜等材料制成。

紅外線傳感器常用于無接觸溫度測量,氣體成分分析和無損探傷,在醫(yī)學(xué)、軍事、空間技術(shù)和環(huán)境工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。例如采用紅外線傳感器遠距離測量人體表面溫度的熱像圖,可以發(fā)現(xiàn)溫度異常的部位,及時對疾病進行診斷治療(見熱像儀);利用人造衛(wèi)星上的紅外線傳感器對地球云層進行監(jiān)視,可實現(xiàn)大范圍的天氣預(yù)報;采用紅外線傳感器可檢測飛機上正在運行的發(fā)動機 的過熱情況等。

具有紅外傳感器的望遠鏡可用于軍事行動,林地戰(zhàn)探測密林中的敵人,城市戰(zhàn)中探測墻后面的敵人,以上均利用了紅外線傳感器測量人體表面溫度從而得知敵人所在地。

1、將紅外線一部份變換為熱,藉熱取出電阻值變化及電動勢等輸出信號之熱型。

2、利用半導(dǎo)體遷徙現(xiàn)象吸收能量差之光電效果及利用因PN 接合之光電動勢效果的量子型。

熱型的現(xiàn)象俗稱為焦熱效應(yīng),其中最具代表性者有測輻射熱器 (Thermal Bolometer),熱電堆(Thermopile)及熱電(Pyroelectric)元件。

熱型的優(yōu)點有:可常溫動作下操作,波長依存性(波長不同感度有很大之變化者)并不存在,造價便宜;

缺點:感度低、響應(yīng)慢(mS之譜)。

量子型 的優(yōu)點:感度高、響應(yīng)快速(μS 之譜);

缺點:必須冷卻(液體氮氣) 、有波長依存性、價格偏高;

紅外線傳感器特別是利用遠紅外線范圍的感度做為人體檢出用,紅外線的波長比可見光長而比電波短。紅外線讓人覺得只由熱的物體放射出來,可是事實上不是如此,凡是存在于自然界的物體,如人類、火、冰等等全部都會射出紅外線,只是其波長因其物體的溫度而有差異而已。人體的體溫約為36~37°C,所放射出峰值為9~10μm的遠紅外線,另外加熱至400~700°C的物體,可放射出峰值為3~5μm 的中間紅外線。

由紅外線傳感器、信號放大電路、電壓比較器、延時電路和音響報警電路等組成。紅外線探測傳感器IC1探測到前方人體輻射出的紅外線信號時,由IC1的②腳輸出微弱的電信號,經(jīng)三極管VT1等組成第一級放大電路放大,再通過C2輸入到運算放大器IC2中進行高增益、低噪聲放大,此時由IC2①腳輸出的信號已足夠強。IC3作電壓比較器,它的第⑤腳由R10、VD1提供基準(zhǔn)電壓,當(dāng)IC2①腳輸出的信號電壓到達IC3的⑥腳時,兩個輸入端的電壓進行比較,此時IC3的⑦腳由原來的高電平變?yōu)榈碗娖�。IC4為報警延時電路,R14和C6組成延時電路,其時間約為1分鐘。當(dāng)IC3的⑦腳變?yōu)榈碗娖綍r,C6通過VD2放電,此時IC4的②腳變?yōu)榈碗娖?它與IC4的③腳基準(zhǔn)電壓進行比較,當(dāng)它低于其基準(zhǔn)電壓時,IC4的①腳變?yōu)楦唠娖?VT2導(dǎo)通,訊響器BL通電發(fā)出報警聲。人體的紅外線信號消失后,IC3的⑦腳又恢復(fù)高電平輸出,此時VD2截止。由于C6兩端的電壓不能突變,故通過R14向C6緩慢充電,當(dāng)C6兩端的電壓高于其基準(zhǔn)電壓時,IC4的①腳才變?yōu)榈碗娖?時間約為1分鐘,即持續(xù)1分鐘報警。

火焰?zhèn)鞲衅?/a>利用紅外線對對火焰非常敏感的特點,使用特制的紅外線接受管來檢測火焰,然后把火焰的亮度轉(zhuǎn)化為高低變化的電平信號,輸入到中央處理器中,中央處理器根據(jù)信號的變化做出相應(yīng)的程序處理。

火焰?zhèn)鞲衅髂軌蛱綔y到波長在700-1000納米范圍內(nèi)的紅外光,探測角度為60°,其中紅外光波長在880納米附近時候的靈敏度達到最大。

遠紅外火焰探頭將外界紅外光的強弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化,通過A/D轉(zhuǎn)換器反映為0~255范圍內(nèi)數(shù)值的變化。外界紅外光越強,數(shù)值越小;紅外光越弱,數(shù)值越大。

紅外測距傳感器利用紅外信號遇到障礙物距離的不同反射的強度也不同的原理,進行障礙物遠近的檢測。紅外測距傳感器具有一對紅外信號發(fā)射與接收二極管,發(fā)射管發(fā)射特定頻率的紅外信號,接收管接收這種頻率的紅外信號,當(dāng)紅外的檢測方向遇到障礙物時,紅外信號反射回來被接收管接收,經(jīng)過處理之后,通過數(shù)字傳感器接口返回到中央處理器主機,中央處理器即可利用紅外的返回信號來識別周圍環(huán)境的變化。