أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء ليست مجرد موازين حرارة

المصدر: Ulink Media

في عصر ما بعد السكر ، نعتقد أن أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء لا غنى عنها كل يوم. في عملية التنقل ، نحتاج إلى إجراء قياس درجة الحرارة مرارًا وتكرارًا قبل أن نتمكن من الوصول إلى وجهتنا. كقياس درجة الحرارة مع عدد كبير من أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء ، في الواقع ، هناك العديد من الأدوار المهمة. بعد ذلك ، دعونا نلقي نظرة جيدة على مستشعر الأشعة تحت الحمراء.

مقدمة لأجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء

أي شيء أعلى من الصفر المطلق (-273 درجة مئوية) ينبعث باستمرار من طاقة الأشعة تحت الحمراء في المساحة المحيطة ، إذا جاز التعبير. ومستشعر الأشعة تحت الحمراء ، قادر على الشعور بالطاقة بالأشعة تحت الحمراء للكائن وتحويله إلى مكونات كهربائية. يتكون مستشعر الأشعة تحت الحمراء من النظام البصري ، واكتشاف العناصر ودائرة التحويل.

يمكن تقسيم النظام البصري إلى نوع الإرسال ونوع الانعكاس وفقًا لهيكل مختلف. يتطلب الإرسال مكونين ، أحدهما تحت إشراف الأشعة تحت الحمراء وواحد يتلقى الأشعة تحت الحمراء. العاكس ، من ناحية أخرى ، يحتاج إلى مستشعر واحد فقط لجمع المعلومات المطلوبة.

يمكن تقسيم عنصر الكشف إلى عنصر الكشف الحراري وعنصر الكشف عن كهروضوئية وفقًا لمبدأ العمل. الثرمستورات هي الأكثر استخدامًا على نطاق واسع. عندما يتعرض الثرمستور للإشعاع بالأشعة تحت الحمراء ، تزداد درجة الحرارة ، وتغير المقاومة (قد يكون هذا التغيير أكبر أو أصغر ، لأنه يمكن تقسيم الثرمستور إلى الثرمستور الموجب معامل درجة الحرارة ومعامل درجة الحرارة السلبي) ، والذي يمكن تحويله إلى إخراج إشارة كهربائية من خلال دائرة التحويل. عادةً ما تستخدم عناصر الكشف الكهروضوئية كعناصر حساسة ، عادةً ما تكون مصنوعة من كبريتيد الرصاص ، سلينيد الرصاص ، أرسينيد الإنديوم ، أرسينيد الأنتيمون ، سبيكة ثلاثي الكادميوم الزئبقية ، الجرمانيوم والمواد المخدرة للسيليكون.

وفقًا لدوائر معالجة الإشارات وتحويلها المختلفة ، يمكن تقسيم أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء إلى نوع تمثيلي ورقمي. دائرة معالجة الإشارات لمستشعر الأشعة تحت الحمراء التناظرية هي أنبوب تأثير حقل ، في حين أن دائرة معالجة الإشارات لمستشعر الأشعة تحت الحمراء الرقمية هي رقاقة رقمية.

يتم تحقيق العديد من وظائف مستشعر الأشعة تحت الحمراء من خلال التباديل المختلفة ومجموعات من ثلاثة مكونات حساسة: النظام البصري وعنصر الكشف ودائرة التحويل. دعونا نلقي نظرة على بعض المناطق الأخرى التي أحدثت فيها أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء فرقًا.

تطبيق مستشعر الأشعة تحت الحمراء

1. اكتشاف الغاز

المبدأ البصري بالأشعة تحت الحمراء لمستشعر الغاز هو نوع من القائم على خصائص الامتصاص الانتقائية الطيفية القريبة من جزيئات الغاز المختلفة ، واستخدام تركيز الغاز وعلاقة قوة الامتصاص (Lambert - Bill Lambert Beer Pere) لتحديد وتحديد تركيز جهاز استشعار غاز الغاز.

يمكن استخدام أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء للحصول على خريطة تحليل الأشعة تحت الحمراء كما هو موضح في الشكل أعلاه. ستخضع الجزيئات المكونة من ذرات مختلفة إلى امتصاص الأشعة تحت الحمراء تحت تشعيع ضوء الأشعة تحت الحمراء في نفس التردد ، مما يؤدي إلى تغييرات في شدة الضوء بالأشعة تحت الحمراء. وفقًا لقمم الموجة المختلفة ، يمكن تحديد أنواع الغاز الموجودة في الخليط.

وفقًا لموقف ذروة امتصاص الأشعة تحت الحمراء ، يمكن تحديد المجموعات الموجودة في جزيء الغاز فقط. لتحديد نوع الغاز بدقة ، نحتاج إلى إلقاء نظرة على مواقع جميع قمم الامتصاص في منطقة منتصف الأشعة تحت الحمراء من الغاز ، أي بصمة امتصاص الأشعة تحت الحمراء للغاز. مع طيف الأشعة تحت الحمراء ، يمكن تحليل محتوى كل غاز في الخليط بسرعة.

تستخدم أجهزة استشعار الغاز بالأشعة تحت الحمراء على نطاق واسع في الصناعة البتروكيماوية والصناعة المعدنية والتعدين في حالة العمل ومراقبة تلوث الهواء والكشف عن تحييد الكربون والزراعة وغيرها من الصناعات. في الوقت الحاضر ، فإن أشعة الليزر في منتصف الأشعة تحت الحمراء باهظة الثمن. أعتقد أنه في المستقبل ، مع وجود عدد كبير من الصناعات التي تستخدم أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء للكشف عن الغاز ، ستصبح أجهزة استشعار الغاز بالأشعة تحت الحمراء أكثر ممتازة وأرخص.

2. قياس المسافة بالأشعة تحت الحمراء

يعد مستشعر النطاق بالأشعة تحت الحمراء نوعًا من أجهزة الاستشعار ، هو استخدام الأشعة تحت الحمراء كوسيلة لنظام القياس ، ونطاق قياس واسع ، ووقت استجابة قصير ، ويستخدم بشكل رئيسي في العلوم والتكنولوجيا الحديثة ، والدفاع الوطني والمجالات الصناعية والزراعية.

يحتوي مستشعر النطاق بالأشعة تحت الحمراء على زوج من الإشارة بالأشعة تحت الحمراء التي تنقل واستقبال الثنائيات ، وذلك باستخدام مستشعر النطاقات بالأشعة تحت الحمراء لإبعاد شعاع من ضوء الأشعة تحت الحمراء ، وتشكيل عملية انعكاس بعد الإشعاع إلى الكائن ، والانعكاس في المستشعر بعد استلام الإشارة ، ثم باستخدام معالجة صورة CCD التي تتلقى الإرسال وتلقي بيانات الوقت. يتم حساب مسافة الكائن بعد المعالجة بواسطة معالج الإشارة. يمكن استخدام هذا ليس فقط على الأسطح الطبيعية ، ولكن أيضًا على لوحات عاكسة. قياس المسافة ، استجابة عالية التردد ، مناسبة للبيئات الصناعية القاسية.

3. انتقال الأشعة تحت الحمراء

يتم أيضًا استخدام نقل البيانات باستخدام مستشعرات الأشعة تحت الحمراء على نطاق واسع. يستخدم جهاز التحكم عن بُعد التلفزيون إشارات نقل الأشعة تحت الحمراء للتحكم في التلفزيون عن بُعد ؛ يمكن للهواتف المحمولة نقل البيانات من خلال الإرسال بالأشعة تحت الحمراء. هذه هي التطبيقات التي كانت موجودة منذ تطوير تكنولوجيا الأشعة تحت الحمراء لأول مرة.

4. الصورة الحرارية بالأشعة تحت الحمراء

التصوير الحراري هو مستشعر سلبي يمكنه التقاط الإشعاع بالأشعة تحت الحمراء المنبعثة من جميع الأشياء التي تكون درجة حرارتها أعلى من الصفر المطلق. تم تطوير Imager الحراري في الأصل كأداة للمراقبة العسكرية والرؤية الليلية ، ولكن مع استخدامها على نطاق أوسع ، انخفض السعر ، وبالتالي توسيع مجال التطبيق بشكل كبير. تشمل تطبيقات التصوير الحراري الحيوانات والزراعة والبناء والكشف عن الغاز والتطبيقات الصناعية والعسكرية ، وكذلك الكشف عن الإنسان ، وتتبع وتحديد الهوية. في السنوات الأخيرة ، تم استخدام الصورة الحرارية بالأشعة تحت الحمراء في العديد من الأماكن العامة لقياس درجة حرارة المنتجات بسرعة.

5. تحريض الأشعة تحت الحمراء

مفتاح التعريفي بالأشعة تحت الحمراء هو مفتاح تحكم تلقائي يعتمد على تقنية التعريفي بالأشعة تحت الحمراء. إنها تدرك وظيفة التحكم التلقائي عن طريق استشعار حرارة الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من العالم الخارجي. يمكن أن يفتح المصابيح بسرعة وأبواب تلقائية وأجهزة إنذار مضادة للسرقة وغيرها من المعدات الكهربائية.

من خلال عدسة Fresnel من مستشعر الأشعة تحت الحمراء ، يمكن استشعار ضوء الأشعة تحت الحمراء المتناثرة المنبعثة من جسم الإنسان عن طريق المفتاح ، وذلك لتحقيق مختلف وظائف التحكم التلقائي مثل تشغيل الضوء. في السنوات الأخيرة ، مع شعبية Smart Home ، تم استخدام استشعار الأشعة تحت الحمراء في علب القمامة الذكية والمراحيض الذكية ومفاتيح الإيماءات الذكية والأبواب التعريفية وغيرها من المنتجات الذكية. لا يتعلق استشعار الأشعة تحت الحمراء فقط استشعار الناس ، ولكن يتم تحديثها باستمرار لتحقيق المزيد من الوظائف.

خاتمة

في السنوات الأخيرة ، تطورت صناعة إنترنت الأشياء بسرعة ولديها احتمال واسع في السوق. في هذا السياق ، كان سوق استشعار الأشعة تحت الحمراء أيضًا مزيد من النمو. لذلك ، يستمر مقياس سوق الكشف بالأشعة تحت الحمراء في الصين في النمو. وفقًا للبيانات ، في عام 2019 ، يبلغ حجم سوق كاشف الأشعة تحت الحمراء في الصين ما يقرب من 400 مليون يوان ، بحلول عام 2020 أو ما يقرب من 500 مليون يوان. جنبا إلى جنب مع الطلب على قياس درجة حرارة الأشعة تحت الحمراء للوباء وتحييد الكربون للكشف عن الغاز بالأشعة تحت الحمراء ، سيكون حجم السوق لأجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء ضخمة في المستقبل.