红外线传感器是利用红外线来进行数据处理的一种传感器,有灵敏度高等优点,红外线传感器可以控制驱动装置的运行。红外线传感器常用于无接触温度测量,气体成分分析和无损探伤,在医学、军事、空间技术和环境工程等领域得到广泛应用。例如采用红外线传感器远距离测量人体表面温度的热像图,可以发现温度异常的部位。
利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外线又称红外光,它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。任何物质,只要它本身具有一定的温度(高于绝对零度),都能辐射红外线。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触,因而不存在摩擦,并且有灵敏度高,反应快等优点。
红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路。光学系统按结构不同可分为透射式和反射式两类。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。
红外线传感器常用于无接触温度测量,气体成分分析和无损探伤,在医学、军事、空间技术和环境工程等领域得到广泛应用。例如采用红外线传感器远距离测量人体表面温度的热像图,可以发现温度异常的部位,及时对疾病进行诊断治疗(见热像仪);利用人造卫星上的红外线传感器对地球云层进行监视,可实现大范围的天气预报;采用红外线传感器可检测飞机上正在运行的发动机 的过热情况等。
具有红外传感器的望远镜可用于军事行动,林地战探测密林中的敌人,城市战中探测墙后面的敌人,以上均利用了红外线传感器测量人体表面温度从而得知敌人所在地。
红外线传感器的特点:
1、采用先进成熟的集成电路高倍节能,年耗电仅2~3度。
2、利用人体红外线感应原理,辅之高精密的传感器,无需声音和开关控制,人来灯亮,人走灯灭,白天不亮,晚上亮(由于白天光线强,感应器自动关闭),从而有力保证了楼宇内生活空间的安静。
3、精密的电子元件多重组合,避免了灯具在触发的瞬间产生的强电流(声光控灯会在触发的瞬间产生强电流),这大大延长了普通灯泡的使用寿命(5倍以上),产品寿命可达8年以上,避免了长期更换灯泡之苦,同时也实现了节能的目的。
热释电红外传感器由以下四个主要部分构成:
①构成电路的铝基板、场效应晶体管(FET);
②具有热释电效应的陶瓷材料;
③ 限制入射红外波长的窗口材料;
④ 外壳TO—5型管帽和管座。
由于热释电红外传感器中电容的电流发生器输出阻抗高,且输出电压信号又极其微弱,故在管内的敏感转换元件FET上加一层黑色氧化膜以提高其转换效率。在负载电阻上并联一个放大器及厚膜电阻,以达到阻抗变换的目的。在管壳的顶部设有滤光镜(TO一5封装),而树脂封装的则设在侧面。
红外组合件的构造由于探测器元件单独使用时,存在着探测距离较短、获得的信号后续电路不易处理的不足,所以目前多选用红外组合件来探测。红外组合件由热释电红外传感器、透镜、测量转换电路和密封管壳构成。透镜可以扩大探测范围,提高测量的灵敏度;测量转换电路可以完成滤波、放大等信号处理过程;密封管壳能防止因外界噪声引起的错误动作。这种组合件体积小、成本低、功能多样,所以应用广泛。