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日期:2022-03-23
紅外線傳感器光學(xué)技術(shù)解讀,光學(xué)技術(shù),因為當作為信號源實現(xiàn)時,光比 RF 更簡單。光無線通信是通過紅外數(shù)據(jù)傳輸完成的,適用于短距離應(yīng)用。紅外傳感器發(fā)射和/或檢測紅外輻射以感測其周圍環(huán)境。任何紅外傳感器的工作都受三個定律支配:普朗克輻射定律、斯蒂芬-玻爾茲曼定律和維恩位移定律。用作障礙物檢測器的紅外傳感器的基本概念是發(fā)射紅外信號,該紅外信號從物體表面反彈,并在紅外接收器處接收信號。
紅外線一、五個基本元件
典型的紅外檢測系統(tǒng)中使用了五個基本元件:紅外源、傳輸介質(zhì)、光學(xué)元件、紅外檢測器或接收器以及信號處理。特定波長的紅外激光器和紅外 LED 可用作紅外源。用于紅外傳輸?shù)娜N主要介質(zhì)是真空、大氣和光纖。光學(xué)元件用于聚焦紅外輻射或限制光譜響應(yīng)。由石英、鍺和硅制成的光學(xué)透鏡用于聚焦紅外輻射。紅外接收器可以是光電二極管、光電晶體管等。紅外接收器的一些重要規(guī)格是光敏性、探測性和噪聲等效功率。由于紅外探測器的輸出非常小,因此信號處理由放大器完成。
紅外線二、傳感器的類型
紅外傳感器可以是被動的或主動的。被動紅外傳感器基本上是紅外探測器。被動紅外傳感器不使用任何紅外源,并檢測視野中障礙物發(fā)出的能量。它們有兩種類型:量子和熱。熱紅外傳感器使用紅外能量作為熱源,與波長無關(guān)。熱電偶、熱釋電探測器和輻射熱計是熱紅外探測器的常見類型。
紅外線三、量子型
量子型紅外探測器提供更高的檢測性能并且比熱型紅外探測器更快。量子型探測器的光敏性與波長有關(guān)。量子型探測器進一步分為兩種類型:內(nèi)在和外在類型。本征型量子探測器是光電導(dǎo)電池和光伏電池。有源紅外傳感器由紅外源和紅外探測器兩部分組成。紅外源包括 LED 或紅外激光二極管。紅外探測器包括光電二極管或光電晶體管。紅外源發(fā)出的能量被物體反射并落在紅外探測器上。
紅外線四、輸出功率和響應(yīng)時間
紅外發(fā)射器是一種發(fā)射紅外輻射的發(fā)光二極管 (LED)。因此,它們被稱為 IR LED。盡管 IR LED 看起來像普通 LED,但它發(fā)出的輻射對人眼是不可見的。典型紅外 LED 的圖片如下所示。根據(jù)波長、輸出功率和響應(yīng)時間,有不同類型的紅外發(fā)射器??梢允褂眉t外 LED、限流電阻和電源構(gòu)建簡單的紅外發(fā)射器。典型紅外發(fā)射器的示意圖如下所示。
紅外線五、檢測紅外輻射
紅外接收器也稱為紅外傳感器,因為它們檢測來自紅外發(fā)射器的輻射。IR 接收器以光電二極管和光電晶體管的形式出現(xiàn)。紅外光電二極管與普通光電二極管不同,因為它們僅檢測紅外輻射。典型紅外接收器或光電二極管的圖片如下所示。根據(jù)波長、電壓、封裝等,存在不同類型的紅外接收器。當用于紅外發(fā)射器-接收器組合時,接收器的波長應(yīng)與發(fā)射器的波長匹配。
紅外線六、IR光電晶體管
它由一個IR光電晶體管、一個二極管、一個MOSFET、一個電位器和一個LED組成。當光電晶體管接收到任何紅外輻射時,電流會流過它并且 MOSFET 導(dǎo)通。這反過來點亮充當負載的 LED。電位器用于控制光電晶體管的靈敏度。
紅外線七、工作原理
紅外傳感器作為物體檢測傳感器工作的原理可以使用下圖進行說明。IR 傳感器由 IR LED 和 IR Photodiode 組成;它們一起被稱為 Photo – Coupler 或 Opto – Coupler。當 IR 發(fā)射器發(fā)射輻射時,它會到達物體,并且一些輻射會反射回 IR 接收器。根據(jù) IR 接收器的接收強度,定義傳感器的輸出。
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