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[红外线]红外线传感器光学技术解读

日期:2022-03-23

红外线传感器光学技术解读,光学技术,因为当作为信号源实现时,光比 RF 更简单。光无线通信是通过红外数据传输完成的,适用于短距离应用。红外传感器发射和/或检测红外辐射以感测其周围环境。任何红外传感器的工作都受三个定律支配:普朗克辐射定律、斯蒂芬-玻尔兹曼定律和维恩位移定律。用作障碍物检测器的红外传感器的基本概念是发射红外信号,该红外信号从物体表面反弹,并在红外接收器处接收信号。


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红外线一、五个基本元件

典型的红外检测系统中使用了五个基本元件:红外源、传输介质、光学元件、红外检测器或接收器以及信号处理。特定波长的红外激光器和红外 LED 可用作红外源。用于红外传输的三种主要介质是真空、大气和光纤。光学元件用于聚焦红外辐射或限制光谱响应。由石英、锗和硅制成的光学透镜用于聚焦红外辐射。红外接收器可以是光电二极管、光电晶体管等。红外接收器的一些重要规格是光敏性、探测性和噪声等效功率。由于红外探测器的输出非常小,因此信号处理由放大器完成。


红外线二、传感器的类型

红外传感器可以是被动的或主动的。被动红外传感器基本上是红外探测器。被动红外传感器不使用任何红外源,并检测视野中障碍物发出的能量。它们有两种类型:量子和热。热红外传感器使用红外能量作为热源,与波长无关。热电偶、热释电探测器和辐射热计是热红外探测器的常见类型。


红外线三、量子型

量子型红外探测器提供更高的检测性能并且比热型红外探测器更快。量子型探测器的光敏性与波长有关。量子型探测器进一步分为两种类型:内在和外在类型。本征型量子探测器是光电导电池和光伏电池。有源红外传感器由红外源和红外探测器两部分组成。红外源包括 LED 或红外激光二极管。红外探测器包括光电二极管或光电晶体管。红外源发出的能量被物体反射并落在红外探测器上。


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红外线四、输出功率和响应时间

红外发射器是一种发射红外辐射的发光二极管 (LED)。因此,它们被称为 IR LED。尽管 IR LED 看起来像普通 LED,但它发出的辐射对人眼是不可见的。典型红外 LED 的图片如下所示。根据波长、输出功率和响应时间,有不同类型的红外发射器。可以使用红外 LED、限流电阻和电源构建简单的红外发射器。典型红外发射器的示意图如下所示。


红外线五、检测红外辐射

红外接收器也称为红外传感器,因为它们检测来自红外发射器的辐射。IR 接收器以光电二极管和光电晶体管的形式出现。红外光电二极管与普通光电二极管不同,因为它们仅检测红外辐射。典型红外接收器或光电二极管的图片如下所示。根据波长、电压、封装等,存在不同类型的红外接收器。当用于红外发射器-接收器组合时,接收器的波长应与发射器的波长匹配。


红外线六、IR光电晶体管

它由一个IR光电晶体管、一个二极管、一个MOSFET、一个电位器和一个LED组成。当光电晶体管接收到任何红外辐射时,电流会流过它并且 MOSFET 导通。这反过来点亮充当负载的 LED。电位器用于控制光电晶体管的灵敏度。


红外线七、工作原理

红外传感器作为物体检测传感器工作的原理可以使用下图进行说明。IR 传感器由 IR LED 和 IR Photodiode 组成;它们一起被称为 Photo – Coupler 或 Opto – Coupler。当 IR 发射器发射辐射时,它会到达物体,并且一些辐射会反射回 IR 接收器。根据 IR 接收器的接收强度,定义传感器的输出。

  

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