Principiul infraroșu și utilizarea iluminatului cu LED-uri
Spectroscopie cu infraroșu
Lumina pe care oamenii o pot vedea cu ochiul liber se numește lumină vizibilă, iar lungimea de undă a luminii vizibile este de 380-750nm. Ordinea lungimii de undă a luminii vizibile de la scurt la lung este lumina purpurie → lumină albastră → lumină cian → lumină verde → lumină galbenă → lumină portocalie → lumină roșie. Lumina cu o lungime de undă mai mare decât cea roșie se numește lumină infraroșie sau lumină infraroșie (infraroșu). Lumina infraroșie este lumină pe care oamenii nu o pot vedea cu ochiul liber.
Distribuția lungimii de undă a unei părți a luminii este după cum urmează:
Lumina violetă (O.40 ～ 0.43μm); lumină albastră (0,43 ～ 0,47μm); lumină cian (0,47 ～ 0,50μm); lumină verde (0,50 ～ 0,56μm); lumină galbenă (0,56 ～ 0,59μm); lumină portocalie (0,59 ～ 0,62μm); lumină roșie (0,62 ～ 0,76μm); infraroșu (0,76 ～ 1000μm); lumina infraroșie poate fi împărțită în:
1. Aproape în infraroșu (760 ～ 3000nm); 2. infraroșu mediu (3000 ～ 60000rim); 3. infraroșu îndepărtat (6000 ～ 150000nm).
Orice obiect cu temperatură în natură va radia raze infraroșii, dar lungimile de undă ale razelor infraroșii radiate sunt diferite. Conform experimentelor, lungimile de undă în infraroșu (energie) radiate de corpul uman sunt concentrate în principal la aproximativ 10.000 nm. Conform caracteristicilor lungimii de undă cu infraroșu a corpului uman, dacă se utilizează un dispozitiv de detectare, infraroșul radiat de corpul uman poate fi detectat și alte unde de lumină inutile pot fi eliminate.
Scopul detectării informațiilor despre activitatea umană poate fi atins. Prin urmare, a apărut un produs senzor care detectează razele infraroșii ale corpului uman. Senzorul infraroșu al corpului uman este realizat conform principiului piroelectricității.
Principiul piroelectric
Senzorul infraroșu al corpului uman este un fel de produs de detectare realizat prin utilizarea principiului efectului piroelectric. Care este efectul piroelectric? Este un fenomen în care sarcinile electrice sunt generate din cauza schimbărilor de temperatură.
Pentru a ilustra clar apare și efectul piroelectric. Ilustrați cu o diagramă.
Figura 1 este o diagramă schematică a unei curbe de schimbare a temperaturii: Figura 2 este o diagramă schematică a unei curbe a stării de modificare a sarcinii suprafeței senzorului cauzată de o schimbare de temperatură; Figura 3 este o diagramă schematică a unei curbe de ieșire pentru modificarea tensiunii cauzată de o modificare a încărcării suprafeței senzorului.
La etapa de început (T) din Fig. 1, temperatura senzorului infraroșu piroelectric nu se schimbă fără radiații infraroșii, sarcina de pe suprafața senzorului este într-o stare neutralizată, iar electronii pozitivi și negativi sunt egali (A ). În acest moment, senzorul nu are ieșire (0). Figura l A doua etapă (T + △ T), când există o schimbare de temperatură. Sub radiația infraroșie a corpului uman, dacă temperatura senzorului infraroșu piroelectric crește cu △ T, sarcina de pe suprafața senzorului se va modifica corespunzător, așa cum se arată în Figura 2 (B). Dacă schimbarea temperaturii este △ T, schimbarea corespunzătoare a sarcinii va produce o modificare △ V. Prin urmare, senzorul iese △ V. Pe măsură ce timpul trece, suprafața senzorului va reabsorbi ionii din aer și se va anula reciproc pentru a ajunge la starea neutralizată așa cum se arată în Figura 2c. În acest moment, senzorul revine la nicio ieșire (O). Așa cum se arată în Figura 3.
Când temperatura scade, temperatura revine la starea inițială (T), iar starea sa de polarizare liberă este prezentată în Figura 2D. Deoarece procesul de scădere și modificare a temperaturii (relativ vorbind) este opus creșterii temperaturii, procesul de schimbare a sarcinii de pe suprafața senzorului este exact opusul procesului de schimbare atunci când crește, care este un proces invers.
Prin urmare, semnalul de ieșire al senzorului este de △ V, așa cum se arată în Figura 3. În același mod, pe măsură ce trece timpul, suprafața senzorului va reabsorbi ionii în aer, iar semnalul de ieșire al senzorului va fi din nou zero.
Semnalul de ieșire al senzorului&pentru întregul proces de detectare a informațiilor despre activitatea umană este prezentat în Figura 3. Nu este dificil să se vadă din diagrama de ieșire a senzorului că semnalul emis de o acțiune a senzorului către activitățile umane este o formă de undă completă. În experiment. Dacă semnalul este amplificat de un amplificator și apoi observat cu un osciloscop, acesta va fi un impuls pozitiv și un impuls negativ. Cu alte cuvinte, un semnal de mișcare detectat de ieșirea senzorului este similar cu un semnal de impuls complet l Hz.
Senzor infraroșu
În senzorul piroelectric, senzorul cu un singur element a fost folosit în trecut. Deoarece senzorul cu un singur element este mai afectat de factori precum lumina vagabondă, efectul de aplicare este relativ slab. Prin urmare, unitățile de detectare cu două elemente sunt acum utilizate în mod obișnuit. Acest tip de senzor are următoarele avantaje:
1. Are caracteristicile unei sensibilități ridicate.
2. Cele două dispozitive sunt conectate invers. Prin urmare, razele infraroșii de intrare în același timp se vor anula reciproc și nu există nicio ieșire. Acest lucru crește stabilitatea la lumină exterioară externă, schimbările de temperatură ale mediului și efectele vibrațiilor externe (a se vedea Figura 5).
Datorită impedanței de intrare extrem de ridicate a senzorului infraroșu piroelectric, este foarte ușor să introduceți zgomot.
Prin urmare, este necesar să efectuați un tratament de ecranare electromagnetică pe senzor, astfel încât pachetul metalic să fie adoptat și carcasa să fie împământată. În acest fel, se poate atinge scopul de a proteja zgomotul aglomerat.
În natură, energia termică radiată de toate obiectele este proporțională cu propria lor temperatură. Cu cât temperatura unui obiect este mai mare, cu atât lungimea de undă de vârf a energiei sale termice radiate este mai mică. Un corp uman cu o temperatură de 36-37 ° C radiază raze infraroșii cu o energie termică de vârf de aproximativ 900-1000nm. Prin urmare, prezența sau absența corpului uman poate fi detectată de un senzor infraroșu piroelectric.
Pentru a evita influența soarelui și a luminilor de iluminat în procesul de monitorizare a prezenței sau absenței corpului uman, un filtru este de obicei adăugat la suprafața senzorului infraroșu piroelectric. În același timp, deoarece corpul uman se mișcă încet, este, de asemenea, necesar să transportați eficiență ridicată, focalizarea lentilelor Fresnel și alte accesorii pot satisface nevoile reale de utilizare.
