紅外線(xiàn)是一種人類(lèi)肉眼看不見(jiàn)的光,所以,它具有光線(xiàn)的所有特性,所有高于絕對(duì)零度即-273℃的物質(zhì)都可以產(chǎn)生紅外線(xiàn)。
根據(jù)紅外線(xiàn)的特性,紅外線(xiàn)被應(yīng)用于多種傳感器中,比如紅外溫濕度傳感器、人體紅外探測(cè)器等等。紅外傳感器也根據(jù)發(fā)出方式和能量轉(zhuǎn)換方式分為不同的類(lèi)型。下面,讓我們來(lái)具體了解一下不同紅外傳感器的工作原理及特性。
根據(jù)發(fā)出方式不同,紅外傳感器可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種。
1、主動(dòng)紅外傳感器。主動(dòng)紅外傳感器的發(fā)射機(jī)發(fā)出一束經(jīng)調(diào)制的紅外光束,被紅外接收機(jī)接收,從而形成一條紅外光束組成的警戒線(xiàn)。當(dāng)遇到樹(shù)葉、雨、小動(dòng)物、雪、沙塵、霧遮擋則不應(yīng)報(bào)警,人或相當(dāng)體積的物品遮擋將發(fā)生報(bào)警。
主動(dòng)紅外探測(cè)器技術(shù)主要采用一發(fā)一收,屬于線(xiàn)形防范,現(xiàn)在已經(jīng)從最初的單光束發(fā)展到多光束,而且還可以雙發(fā)雙受,最大限度的降低誤報(bào)率,從而增強(qiáng)該產(chǎn)品的穩(wěn)定性,可靠性。
2、被動(dòng)紅外傳感器。被動(dòng)紅外傳感器是靠探測(cè)人體發(fā)射的紅外線(xiàn)來(lái)進(jìn)行工作的。傳感器收集外界的紅外輻射進(jìn)而聚集到紅外傳感器上。紅外傳感器通常采用熱釋電元件,這種元件在接收了紅外輻射溫度發(fā)出變化時(shí)就會(huì)向外釋放電荷,檢測(cè)處理后產(chǎn)生報(bào)警。
這種傳感器是以探測(cè)人體輻射為目標(biāo)的。所以輻射敏感元件對(duì)波長(zhǎng)為10μm左右的紅外輻射必須非常敏感。為了對(duì)人體的紅外輻射敏感,在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的濾光片,使環(huán)境的干擾受到明顯的控制作用。
被動(dòng)紅外傳感器包含兩個(gè)互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元。而且制成的兩個(gè)電極化方向正好相反,環(huán)境背景輻射對(duì)兩個(gè)熱釋電元幾乎具有相同的作用,使其產(chǎn)生釋電效應(yīng)相互抵消,于是探測(cè)器無(wú)信號(hào)輸出。一旦入侵人進(jìn)入探測(cè)區(qū)域內(nèi),人體紅外輻射通過(guò)部分鏡而聚焦,從而被熱釋電元接收,但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同,熱釋電也不同,不能抵消,經(jīng)信號(hào)處理而報(bào)警。被動(dòng)紅外傳感器被廣泛的應(yīng)用在人體紅外探測(cè)器中。
根據(jù)能量轉(zhuǎn)換方式的不同,紅外線(xiàn)傳感器又可分為光子式和熱釋電式兩種。
1、光子式紅外傳感器。光子式紅外傳感器是利用紅外輻射的光子效應(yīng)而進(jìn)行工作的傳感器。所謂光子效應(yīng),是指當(dāng)有紅外線(xiàn)入射到某些半導(dǎo)體材料上時(shí),紅外輻射中的光子流與半導(dǎo)體材料中的電子相互作用,改變了電子的能量狀態(tài),從而引起各種電學(xué)現(xiàn)象。
光子探測(cè)器的主要特點(diǎn)是靈敏度高、響應(yīng)速度快,具有較高的響應(yīng)頻率,但缺點(diǎn)是探測(cè)波段較窄,一般工作于低溫(為保持高靈敏度,常采用液氮或溫差電制冷等方式,將光子探測(cè)器冷卻至較低的工作溫度)。
2、熱釋電式紅外傳感器。熱釋電式紅外傳感器是利用紅外輻射的熱效應(yīng)引起元件本身的溫度變化來(lái)實(shí)現(xiàn)某些參數(shù)的檢測(cè)的,其探測(cè)率、響應(yīng)速度都不如光子型傳感器。但由于其可在室溫下使用,靈敏度與波長(zhǎng)無(wú)關(guān),所以應(yīng)用領(lǐng)域很廣。利用鐵電體熱釋電效應(yīng)的熱釋電型紅外傳感器靈敏度很高,獲得了廣泛應(yīng)用。
熱釋電效應(yīng)某些絕緣物質(zhì)受熱時(shí),隨著溫度的上升,在晶體兩端將會(huì)產(chǎn)生數(shù)量相等而符號(hào)相反的電荷。這種由于熱變化而產(chǎn)生的電極化現(xiàn)象稱(chēng)為熱釋電效應(yīng)。熱釋電效應(yīng)在近十年被用于熱釋電紅外傳感器中。
根據(jù)發(fā)出方式不同,紅外傳感器分為主動(dòng)紅外傳感器和被動(dòng)紅外傳感器,根據(jù)能量轉(zhuǎn)換方式不同,紅外傳感器又可以分為光子式紅外傳感器和熱釋電式紅外傳感器。不同的紅外傳感器工作原理和應(yīng)用場(chǎng)景不一樣,大家在選擇時(shí)根據(jù)自身的具體應(yīng)用需要針對(duì)性選擇即可。