بررسی تخصصی سنسور مادون قرمز

سنسور مادون قرمز چیست؟

سنسور مادون قرمز ابزاری الکترونیکی است که برای حس کردن ویژگی های خاصی در محیط اطراف استفاده می شود. این کار با انتشار تابش مادون قرمز انجام میشود. حسگرهای مادون قرمز همچنین قادر به اندازه گیری گرمای ساطع شده توسط جسم و تشخیص حرکت نیز هستند.در این مقاله با انواع سنسورهای مادون قرمز و عملکرد آنها صحبت خواهیم کرد.

تاریخچه ی سنسور مادون قرمز

طیف سنجی مادون قرمز از زمانی که FW هرشل در سال ۱۸۰۰ نور مادون قرمز را کشف کرد وجود داشته است. هرشل آزمایشی را با استفاده از منشور برای شکستن نور خورشید و  یک دماسنج برای اندازه گیری افزایش دما انجام داد.

فناوری سنسور مادون قرمز نه تنها در صنعت بلکه در زندگی روزمره نیز یافت می شود. به عنوان مثال تلویزیون ها از یک سنسور مادون قرمز برای تفسیر سیگنال های ارسالی از کنترل از راه دور استفاده می کنند. سنسورهای Passive Infrared برای سیستم های تشخیص حرکت ، و سنسورهای LDR برای سیستم های روشنایی در فضای باز استفاده می شوند. از مزایای اصلی سنسورهای مادون قرمز می توان به نیاز کم به انرژی ، مدار ساده و ویژگی های قابل حمل آنها اشاره کرد.

سنسور مادون قرمز چگونه کار میکند؟

منابع تابش مادون قرمز شامل رادیاتورهای جسم سیاه ، لامپهای تنگستن و کاربید سیلیکون است. سنسورهای مادون قرمز معمولاً از لیزرهای مادون قرمز و LED با طول موج های مادون قرمز خاص به عنوان منبع استفاده می کنند.
برای انتقال مادون قرمز ، یک محیط انتقال مورد نیاز است ، که می تواند از خلا ، جو یا فیبر نوری تشکیل شود.از اجزای نوری مانند لنزهای نوری ساخته شده از کوارتز ، CaF2 ، Ge و Si ، لنزهای پلی اتیلن فرنل و آینه های Al یا Au برای همگرایی یا تمرکز تابش مادون قرمز استفاده می شود. به منظور محدود کردن پاسخ طیفی ، می توان از فیلترهای باند عبور استفاده کرد.در مرحله بعد ، ردیاب های مادون قرمز برای تشخیص تابش متمرکز استفاده می شود.

نظریه تابش مادون قرمز
امواج مادون قرمز برای چشم انسان قابل مشاهده نیستند. در طیف الکترومغناطیسی ، تابش مادون قرمز را می توان بین نواحی مرئی و مایکروویو مشاهده کرد. امواج مادون قرمز معمولاً دارای طول موج هایی بین ۰٫۷۵ تا ۱۰۰۰ میکرومتر هستند.
طیف مادون قرمز را می توان به نزدیک IR ، اواسط IR و IR دور تقسیم کرد. منطقه طول موج از ۰٫۷۵ تا ۳ میکرومتر به عنوان منطقه نزدیک مادون قرمز شناخته می شود. منطقه بین ۳ تا ۶ میکرومتر به عنوان منطقه میانه مادون قرمز شناخته می شود و تابش مادون قرمز که دارای طول موج بیشتر از ۶ میکرومتر است به عنوان مادون قرمز دور شناخته می شود.

بیشتر بخوانید : بررسی تخصصی مزایا و کاربرد سنسورهای نوری

انواع سنسورهای مادون قرمز

سنسورهای مادون قرمز می توانند فعال یا منفعل باشندکه به دو نوع اصلی تقسیم  میشوند:

۱-حسگرهای مادون قرمز حرارتی : از انرژی مادون قرمز به عنوان گرما استفاده میکند. حساسیت عکس آنها مستقل از طول موج شناسایی شده است. ردیاب های حرارتی نیازی به خنک کننده ندارند اما دارای زمان پاسخ کند و قابلیت تشخیص کم هستند.
۲-سنسورهای مادون قرمز کوانتومی: عملکرد تشخیص بالاتر و سرعت پاسخ سریع تری را ارائه می دهند. حساسیت عکس آنها به طول موج بستگی دارد. برای بدست آوردن اندازه گیری دقیق ، ردیاب های کوانتومی باید سرد شوند.

فیزیک پشت سنسورهای مادون قرمز توسط سه قانون تنظیم می شود:

۱-قانون تابش پلانک: هر جسم در دمای T که ۰ K نیست تابش ساطع می کند.

۲-قانون استفان بولتزمن: کل انرژی ساطع شده در تمام طول موج ها توسط یک جسم سیاه مربوط به دمای مطلق است.

 ۳-قانون جابجایی Wein: اجسام با درجه حرارت مختلف طیف ساطع می کنند که در طول موج های مختلف به اوج خود می رسند.تمام اجسامی که دمای آنها بیشتر از صفر مطلق است (۰ کلوین) دارای انرژی گرمایی هستند و در نتیجه منابع تابش مادون قرمز هستند.

کاربردهای اساسی  سنسور مادون قرمز:

دستگاه های دید در شب
اگر نور مرئی کافی برای دیدن وجود نداشته باشد ، فناوری مادون قرمز در تجهیزات دید در شب اجرا می شود. دستگاه های دید در شب فوتون های محیط را به الکترون تبدیل می کنند و سپس آنها را با استفاده از یک فرآیند شیمیایی و الکتریکی تقویت می کنند تا در نهایت آنها را دوباره به نور مرئی تبدیل کنند.

بیشتر بخوانید : بررسی تخصصی سنسور گاز (صفر تا صد)

نجوم مادون قرمز
نجوم مادون قرمز رشته ای از نجوم است که اجرام نجومی قابل مشاهده در تابش مادون قرمز را مطالعه می کند. با استفاده از تلسکوپ ها و آشکارسازهای حالت جامد ، ستاره شناسان قادر به مشاهده اجرامی در جهان هستند که تشخیص آنها با استفاده از نور در محدوده مرئی طیف الکترومغناطیسی غیرممکن است.

ردیابی مادون قرمز
ردیابی مادون قرمز ، همچنین به عنوان مادون قرمز شناخته می شود که یک سیستم هدایت موشکی است که با استفاده از تابش الکترومغناطیسی مادون قرمز منتشر شده از یک هدف برای ردیابی آن کار می کند. این سیستم های موشکی اغلب به عنوان “جویندگان گرما” شناخته می شوند زیرا مادون قرمز به شدت توسط اجسام داغ مانند افراد ، وسایل نقلیه و هواپیماها تابش می شود.

تاریخ هنر و مرمت
تاریخ نگاران هنر به منظور آشکار کردن لایه های پنهان در نقاشی ها ، از بازتاب مادون قرمز استفاده می کنند. این روش انعکاس نگاری برای کمک به تصمیم گیری در مورد نسخه اصلی یا کپی بودن نقاشی و تغییر در اثر بازسازی نقاشی مفید است.

 سایر کاربردهای  اصلی سنسورهای مادون قرمز  عبارتند از:

اقلیم شناسی
هواشناسی
بیولوژیکی
ردیاب های گاز
تجزیه و تحلیل آب
آزمایش بیهوشی
اکتشاف نفت
ایمنی راه آهن

در این مقاله سعی کردیم اساس کار سنسور مادون قرمز (IR) و کاربردهای آن رابررسی کنیم.
امیدواریم این مقاله مفید واقع شود لطفا نظرات خود را با ما در میان بگذارید.

بیشتر بخوانید : سنسور تشخیص رنگ و هرآنچه در مورد آن باید بدانید.

سخن آخر :

اتوماسیون صنعتی صنعت تک، یک مجموعه تخصصی آموزش ، معرفی و فروش تجهیزات اندازه گیری فشار از جمله سنسور , سنسور اکسیژن, سنسور فشار ، سنسور آتونیکس , ترانسمیتر فشار, ترانسمیتر فشار ویکا ، سنسور القایی , پرشر سوئیچ (پرشر سوئیچ دانفوس)و گیج فشار است که به مشتریان خود کمک می کند به راحتی سنسور یا ترانسمیتر مناسب خود را شناسایی و در صورت نیاز خرید کنند. شما همواره می توانید جهت مشاوره و یا راهنمایی با شماره ۰۲۱۴۴۰۳۲۵۷۸ تماس بگیرید.