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[紅外線]紅外線傳感器光學技術解讀

日期:2022-03-23

紅外線傳感器光學技術解讀,光學技術,因為當作為信號源實現時,光比 RF 更簡單。光無線通信是通過紅外數據傳輸完成的,適用于短距離應用。紅外傳感器發射和/或檢測紅外輻射以感測其周圍環境。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。


開關二極管.jpg


紅外線一、五個基本元件

典型的紅外檢測系統中使用了五個基本元件:紅外源、傳輸介質、光學元件、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。用于紅外傳輸的三種主要介質是真空、大氣和光纖。光學元件用于聚焦紅外輻射或限制光譜響應。由石英、鍺和硅制成的光學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。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。量子型探測器進一步分為兩種類型:內在和外在類型。本征型量子探測器是光電導電池和光伏電池。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。紅外源發出的能量被物體反射并落在紅外探測器上。


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紅外線四、輸出功率和響應時間

紅外發射器是一種發射紅外輻射的發光二極管 (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。根據波長、輸出功率和響應時間,有不同類型的紅外發射器??梢允褂眉t外 LED、限流電阻和電源構建簡單的紅外發射器。典型紅外發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。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。當用于紅外發射器-接收器組合時,接收器的波長應與發射器的波長匹配。


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 發射器發射輻射時,它會到達物體,并且一些輻射會反射回 IR 接收器。根據 IR 接收器的接收強度,定義傳感器的輸出。

  

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