Fuente: Ulink Media
En la era post-epidémica, creemos que los sensores infrarrojos son indispensables a diario. Durante nuestros desplazamientos, necesitamos tomarnos la temperatura repetidamente antes de llegar a nuestro destino. Como la medición de temperatura con una gran cantidad de sensores infrarrojos cumple muchas funciones importantes. A continuación, analicemos el sensor infrarrojo.
Introducción a los sensores infrarrojos
Cualquier temperatura por encima del cero absoluto (-273 °C) emite constantemente energía infrarroja al espacio circundante, por así decirlo. El sensor infrarrojo es capaz de detectar la energía infrarroja del objeto y convertirla en componentes eléctricos. El sensor infrarrojo consta de un sistema óptico, un elemento de detección y un circuito de conversión.
El sistema óptico se puede dividir en tipo de transmisión y tipo de reflexión según su estructura. La transmisión requiere dos componentes: uno transmisor y otro receptor de infrarrojos. El reflector, por otro lado, solo necesita un sensor para recopilar la información deseada.
El elemento detector se puede dividir en elemento detector térmico y elemento detector fotoeléctrico según su principio de funcionamiento. Los termistores son los más utilizados. Al exponerse a radiación infrarroja, la temperatura aumenta y la resistencia varía (este cambio puede ser mayor o menor, ya que se dividen en termistores con coeficiente de temperatura positivo y negativo), lo que se convierte en una señal eléctrica de salida mediante el circuito de conversión. Los elementos detectores fotoeléctricos se utilizan comúnmente como elementos fotosensibles y suelen estar hechos de sulfuro de plomo, seleniuro de plomo, arseniuro de indio, arseniuro de antimonio, aleación ternaria de telururo de mercurio y cadmio, y materiales dopados con germanio y silicio.
Según los diferentes circuitos de procesamiento y conversión de señales, los sensores infrarrojos se dividen en analógicos y digitales. El circuito de procesamiento de señales del sensor infrarrojo piroeléctrico analógico es un tubo de efecto de campo, mientras que el circuito de procesamiento de señales del sensor infrarrojo piroeléctrico digital es un chip digital.
Muchas funciones del sensor infrarrojo se realizan mediante diferentes permutaciones y combinaciones de tres componentes sensibles: sistema óptico, elemento de detección y circuito de conversión. Analicemos otras áreas donde los sensores infrarrojos han marcado la diferencia.
Aplicación del sensor infrarrojo
1. Detección de gas
El principio óptico infrarrojo del sensor de gas es un tipo de dispositivo sensor de gas basado en las características de absorción selectiva espectral del infrarrojo cercano de diferentes moléculas de gas, el uso de la concentración de gas y la relación de la fuerza de absorción (ley de Lambert-Bill Lambert Beer) para identificar y determinar la concentración del componente de gas.
Se pueden utilizar sensores infrarrojos para obtener el mapa de análisis infrarrojo, como se muestra en la figura anterior. Las moléculas compuestas por diferentes átomos experimentan absorción infrarroja bajo la irradiación de luz infrarroja a la misma frecuencia, lo que produce cambios en la intensidad de la luz infrarroja. Según los diferentes picos de onda, se pueden determinar los tipos de gas presentes en la mezcla.
Según la posición de un único pico de absorción infrarroja, solo se pueden determinar los grupos presentes en la molécula de gas. Para determinar con precisión el tipo de gas, es necesario observar la posición de todos los picos de absorción en la región infrarroja media del gas, es decir, su huella de absorción infrarroja. Con el espectro infrarrojo, se puede analizar rápidamente el contenido de cada gas en la mezcla.
Los sensores de gas infrarrojos se utilizan ampliamente en la industria petroquímica, metalúrgica, minería, monitoreo de la contaminación atmosférica y detección de gases de efecto invernadero, agricultura y otras industrias. Actualmente, los láseres de infrarrojo medio son caros. Creo que, en el futuro, con el uso de sensores infrarrojos para la detección de gases por parte de un gran número de industrias, estos sensores serán cada vez más eficaces y económicos.
2. Medición de distancia por infrarrojos
El sensor de rango infrarrojo es un tipo de dispositivo de detección, que utiliza infrarrojos como medio del sistema de medición, amplio rango de medición, tiempo de respuesta corto, utilizado principalmente en ciencia y tecnología modernas, defensa nacional y campos industriales y agrícolas.
El sensor de distancia por infrarrojos consta de un par de diodos transmisores y receptores de señales infrarrojas. El sensor emite un haz de luz infrarroja, que se refleja tras la irradiación hacia el objeto, se refleja hacia el sensor tras recibir la señal y, mediante el procesamiento de imágenes CCD, recibe los datos de diferencia horaria. La distancia al objeto se calcula tras el procesamiento por el procesador de señales. Esto se puede utilizar no solo en superficies naturales, sino también en paneles reflectantes. Medición de distancias con alta respuesta de frecuencia, ideal para entornos industriales hostiles.
3. La transmisión infrarroja
La transmisión de datos mediante sensores infrarrojos también es muy común. El control remoto del televisor utiliza señales infrarrojas para controlarlo a distancia; los teléfonos móviles también pueden transmitir datos por infrarrojos. Estas aplicaciones existen desde el desarrollo de la tecnología infrarroja.
4. Imagen térmica infrarroja
La cámara termográfica es un sensor pasivo que captura la radiación infrarroja emitida por objetos cuya temperatura supera el cero absoluto. Inicialmente, se desarrolló como herramienta de vigilancia militar y visión nocturna, pero a medida que se generalizó su uso, su precio se redujo, ampliando considerablemente su campo de aplicación. Sus aplicaciones incluyen la industria animal, la agricultura, la construcción, la detección de gases, las aplicaciones industriales y militares, así como la detección, el seguimiento y la identificación de personas. En los últimos años, la imagen termográfica infrarroja se ha utilizado en numerosos lugares públicos para medir rápidamente la temperatura de productos.
5. Inducción infrarroja
El interruptor de inducción infrarroja es un interruptor de control automático basado en tecnología de inducción infrarroja. Su función de control automático se basa en la detección del calor infrarrojo emitido por el exterior. Permite abrir rápidamente lámparas, puertas automáticas, alarmas antirrobo y otros equipos eléctricos.
A través de la lente Fresnel del sensor infrarrojo, el interruptor detecta la luz infrarroja dispersa emitida por el cuerpo humano, lo que permite realizar diversas funciones de control automático, como el encendido de la luz. En los últimos años, con la popularidad de los hogares inteligentes, la detección infrarroja también se ha utilizado en cubos de basura inteligentes, inodoros inteligentes, interruptores gestuales inteligentes, puertas de inducción y otros productos inteligentes. La detección infrarroja no se limita a detectar personas, sino que se actualiza constantemente para incorporar más funciones.
Conclusión
En los últimos años, la industria del Internet de las Cosas (IoT) se ha desarrollado rápidamente y cuenta con un amplio mercado potencial. En este contexto, el mercado de sensores infrarrojos también ha experimentado un mayor crecimiento. Por lo tanto, el mercado chino de detectores infrarrojos continúa creciendo. Según datos, en 2019, el mercado chino de detectores infrarrojos alcanzó un valor cercano a los 400 millones de yuanes, y para 2020 se situó en cerca de 500 millones de yuanes. Sumado a la demanda de medición de temperatura infrarroja en casos de epidemias y neutralización de carbono para la detección de gases infrarrojos, el mercado de sensores infrarrojos será enorme en el futuro.
Fecha de publicación: 16 de mayo de 2022