بارق - آشنایی با سنسورهای مادون قرمز و انواع کاربردی آن‌ها

سنسورهای دمای مادون قرمز:

سنسورهای دمای مادون قرمز که به عنوان دماسنج مادون قرمز یا پیرومتر نیز شناخته می شوند، دمای اجسام را با تشخیص تابش مادون قرمز ساطع شده آنها اندازه گیری می کنند. این سنسورها از قانون استفان بولتزمن استفاده می کنند که بیان می کند همه اجسام با دمای بالای صفر مطلق تشعشع گرمایی ساطع می کنند. حسگرهای دمای مادون قرمز این تشعشع را تشخیص می دهند، آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کنند و دمای جسم را بر اساس ویژگی های انتشار مادون قرمز آن محاسبه می کنند. آنها اندازه گیری دمای بدون تماس را ارائه می دهند و امکان نظارت از راه دور اشیاء را در محیط های سخت یا غیرقابل دسترس فراهم می کنند. سنسورهای دمای مادون قرمز کاربردهایی در کنترل فرآیندهای صنعتی، سیستم های HVAC، تشخیص پزشکی و ایمنی مواد غذایی پیدا می کنند، جایی که اندازه گیری دقیق و سریع دما ضروری است.

سنسورهای حرکتی مادون قرمز:

حسگرهای حرکتی مادون قرمز تغییرات در تابش مادون قرمز ناشی از حرکت اجسام در میدان دید آنها را تشخیص می دهند. آنها از فناوری مادون قرمز غیرفعال (PIR) استفاده می کنند که شامل حسگرهای پیرو الکتریک است که سیگنال های الکتریکی را در پاسخ به تغییرات دما تولید می کند. هنگامی که یک جسم در محدوده تشخیص سنسور حرکت می کند، توزیع دمای شناسایی شده توسط سنسورهای پیروالکتریک را تغییر می دهد و سیگنال خروجی را راه اندازی می کند. سنسورهای حرکت مادون قرمز به طور گسترده در سیستم های امنیتی، کنترل روشنایی، تشخیص اشخاص و فعال سازی خودکار درب استفاده می شود. آنها حساسیت بالا، زمان پاسخگویی سریع و مصرف انرژی کم را ارائه می دهند که آنها را برای دستگاه هایی که با باتری کار می کنند و برنامه های کاربردی کم انرژی ایده آل می کند.

سنسورهای مجاورت مادون قرمز:

حسگرهای مجاورت مادون قرمز وجود یا عدم وجود اشیاء را بر اساس تغییرات تابش مادون قرمز منعکس شده از سطوح آنها تشخیص می دهند. آنها از یک تابشگر مادون قرمز و یک آشکارساز نوری تشکیل شده اند که تابشگر نور مادون قرمز را به سمت جسم منتشر می کند و ردیاب نوری نور منعکس شده را تشخیص می دهد. هنگامی که یک جسم وارد میدان دید حسگر می شود، نور مادون قرمز ساطع شده را به حسگر منعکس می کند و باعث تغییر در سیگنال خروجی ردیاب نوری می شود. حسگرهای مجاورت مادون قرمز تشخیص اشیاء غیر تماسی را ارائه می‌کنند و آنها را برای کاربردهایی مانند روباتیک، شمارش اشیا و ماشین‌های فروش مناسب می‌سازد. آنها در برابر عوامل محیطی مانند نور محیط و گرد و غبار مصون هستند و عملکرد قابل اعتمادی را در محیط های مختلف داخلی و خارجی ارائه می دهند.

سنسورهای گاز مادون قرمز:

حسگرهای گاز مادون قرمز حضور و غلظت گازها را بر اساس جذب اشعه مادون قرمز در طول موج های خاص تشخیص می دهند. این حسگرها از اصولی مانند طیف‌سنجی مادون قرمز غیر پراکنده (NDIR) استفاده می‌کنند که شامل عبور نور مادون قرمز از یک نمونه گاز و اندازه‌گیری جذب طول موج‌های خاص توسط مولکول‌های گاز هدف می‌شود. با تجزیه و تحلیل طیف جذب، حسگرهای گاز مادون قرمز می توانند غلظت گاز تعیین کنند. آنها حساسیت، گزینش پذیری و پایداری بالایی دارند و برای کاربردهایی مانند نظارت بر محیط زیست، ایمنی صنعتی و ارزیابی کیفیت هوای داخل ساختمان مناسب هستند. حسگرهای گاز مادون قرمز برای تشخیص طیف گسترده ای از گازها از جمله دی اکسید کربن، متان، مونوکسید کربن و ترکیبات آلی فرار (VOCs) استفاده می شود.

سنسورهای تصویربرداری مادون قرمز:

سنسورهای تصویربرداری مادون قرمز، که به عنوان دوربین های حرارتی یا دوربین های مادون قرمز نیز شناخته می شوند، تابش حرارتی ساطع شده از اشیاء در طیف مادون قرمز را گرفته و آن را به تصاویر قابل مشاهده تبدیل می کنند که نشان دهنده تغییرات دما هستند. این حسگرها از آرایه های سطح کانونی (FPA) آشکارسازهای مادون قرمز، مانند میکروبولومترها یا ترموپیل ها، برای تشخیص تابش مادون قرمز و ایجاد تصاویر حرارتی بر اساس تفاوت دما استفاده می کنند. سنسورهای تصویربرداری مادون قرمز اندازه گیری دمای غیر تماسی را ارائه می دهند و امکان تجسم الگوهای گرما، ناهنجاری های حرارتی و گرادیان های دما را در یک میدان دید وسیع فراهم می کنند. آنها در تعمیر و نگهداری پیش بینی، بازرسی ساختمان، آتش نشانی، تشخیص پزشکی و نظارت نظامی کاربرد دارند. سنسورهای تصویربرداری مادون قرمز بینش ارزشمندی را در مورد رفتار حرارتی ارائه می‌دهند و تصمیم‌گیری پیشگیرانه و نگهداری پیشگیرانه را در صنایع مختلف ممکن می‌سازند.

مزایا و محدودیت ها:

هر نوع سنسور مادون قرمز بسته به اصول عملکرد، کاربردها و عوامل محیطی مزایا و محدودیت‌های متمایزی را ارائه می‌دهد. سنسورهای دمای مادون قرمز اندازه گیری دمای بدون تماس، زمان پاسخ سریع و محدوده اندازه گیری دما گسترده را ارائه می دهند. حسگرهای حرکتی مادون قرمز حساسیت بالا، زمان پاسخ سریع و مصرف انرژی کم را ارائه می دهند اما ممکن است تحت تأثیر عوامل محیطی مانند تغییرات دما و تشعشعات پس زمینه قرار گیرند. سنسورهای مجاورت مادون قرمز تشخیص اشیاء غیر تماسی، مصونیت در برابر نور محیط و عمر طولانی را ارائه می‌دهند، اما ممکن است در شرایط خاص برد و حساسیت محدودی داشته باشند. حسگرهای گاز مادون قرمز حساسیت، گزینش پذیری و پایداری بالایی دارند اما ممکن است نیاز به کالیبراسیون و نگهداری دوره ای داشته باشند. سنسورهای تصویربرداری مادون قرمز تجسم الگوهای حرارتی، گرادیان دما و ناهنجاری های حرارتی را ارائه می دهند اما ممکن است تحت تأثیر عواملی مانند وضوح مکانی و الگوریتم های پردازش تصویر قرار گیرند.

برنامه های کاربردی سنسور مادون قرمز:

حسگرهای مادون قرمز کاربردهای متنوعی را در صنایع و حوزه های مختلف پیدا می کنند، از جمله:

اتوماسیون صنعتی: سنسورهای مادون قرمز برای نظارت بر دما، تشخیص حرکت، شمارش اشیا و کنترل کیفیت در فرآیندهای تولید، خطوط مونتاژ و سیستم‌های جابجایی مواد استفاده می‌شوند.

خودرو: حسگرهای مادون قرمز در سیستم‌های ایمنی خودرو، سیستم‌های کمک راننده و خودروهای خودمختار برای تشخیص عابر پیاده، جلوگیری از برخورد و دید در شب استفاده می‌شوند.

مراقبت های بهداشتی: حسگرهای مادون قرمز در دستگاه های پزشکی برای اندازه گیری دما، نظارت بر بیمار، تصویربرداری حرارتی و تصویربرداری تشخیصی در زمینه هایی مانند رادیولوژی، پوست و چشم پزشکی استفاده می شوند.

اتوماسیون ساختمان: حسگرهای مادون قرمز در ساختمان‌های هوشمند، سیستم‌های HVAC و سیستم‌های مدیریت انرژی برای تشخیص اشخاص، کنترل روشنایی، تنظیم دما و بهینه‌سازی بهره‌وری انرژی ادغام می‌شوند.

امنیت و نظارت: سنسورهای مادون قرمز در دوربین های امنیتی، سیستم های تشخیص نفوذ و سیستم های نظارت محیطی برای تشخیص حرکت، شمارش افراد و تشخیص چهره در محیط های مختلف داخلی و خارجی استفاده می شوند.

نتیجه:

در نتیجه، حسگرهای مادون قرمز نقش حیاتی در مهندسی، فناوری و جامعه مدرن ایفا می‌کنند و امکان سنجش غیر تماسی دما، حرکت، مجاورت و غلظت گاز را در طیف وسیعی از کاربردها فراهم می‌کنند. از اتوماسیون صنعتی و ایمنی خودرو گرفته تا تشخیص مراقبت های بهداشتی و اتوماسیون ساختمان، حسگرهای مادون قرمز قابلیت های سنجش سریع، دقیق و قابل اعتماد را در محیط ها و شرایط مختلف ارائه می دهند. با ادامه پیشرفت فناوری، انتظار می‌رود حسگرهای مادون قرمز پیچیده‌تر شوند و عملکرد، یکپارچه‌سازی و کوچک‌سازی پیشرفته‌تری را برای برنامه‌های نوظهور مانند دستگاه‌های پوشیدنی، پلت‌فرم‌های اینترنت اشیا (IoT) و وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین (UAV) ارائه دهند. سنسورهای مادون قرمز خواه نظارت بر دما در فرآیندهای صنعتی، تشخیص حرکت در سیستم‌های امنیتی، یا تصویربرداری از الگوهای حرارتی در تشخیص‌های پزشکی باشد، همچنان طیف نامرئی را روشن می‌کنند و آینده فناوری سنجش را شکل می‌دهند.