Prinsip inframerah dan penggunaan lampu LED
Spektroskopi inframerah
Cahaya yang dapat dilihat oleh orang dengan mata kasar disebut cahaya tampak, dan panjang gelombang cahaya yang dapat dilihat adalah 380-750nm. Susunan panjang gelombang cahaya yang dapat dilihat dari pendek hingga panjang adalah cahaya ungu → cahaya biru → cahaya sian → cahaya hijau → cahaya kuning → cahaya oren → cahaya merah. Cahaya dengan panjang gelombang yang lebih panjang daripada lampu merah disebut cahaya inframerah, atau cahaya inframerah (inframerah). Cahaya inframerah adalah cahaya yang tidak dapat dilihat oleh orang dengan mata kasar.
Taburan panjang gelombang sebahagian cahaya adalah seperti berikut:
Cahaya ungu (O.40 ～ 0.43μm); cahaya biru (0.43 ～ 0.47μm); cahaya sian (0.47 ～ 0.50μm); lampu hijau (0.50 ～ 0.56μm); cahaya kuning (0.56 ～ 0.59μm); cahaya oren (0,59 ～ 0,62μm); lampu merah (0.62 ～ 0.76μm); inframerah (0.76 ～ 1000μm); cahaya inframerah boleh dibahagikan kepada:
1. Inframerah hampir (760 ～ 3000nm); 2. inframerah pertengahan (3000 ～ 60000rim); 3. Inframerah jauh (6000 ～ 150000nm).
Setiap objek dengan suhu di alam akan memancarkan sinar inframerah, tetapi panjang gelombang sinar inframerah yang dipancarkan adalah berbeza. Menurut eksperimen, panjang gelombang inframerah (tenaga) yang dipancarkan oleh tubuh manusia tertumpu pada sekitar 10,000 nm. Menurut ciri panjang gelombang inframerah tubuh manusia, jika alat pengesan digunakan, inframerah yang dipancarkan oleh tubuh manusia dapat dikesan dan gelombang cahaya lain yang tidak perlu dapat dikeluarkan.
Tujuan mengesan maklumat aktiviti manusia dapat dicapai. Oleh itu, produk sensor yang mengesan sinar inframerah tubuh manusia telah muncul. Sensor inframerah tubuh manusia dibuat mengikut prinsip pyroelectricity.
Prinsip pirolistrik
Sensor inframerah badan manusia adalah sejenis produk penginderaan yang dibuat dengan menggunakan prinsip kesan proroelektrik. Apakah kesan pirolistrik? Ini adalah fenomena di mana cas elektrik dihasilkan kerana perubahan suhu.
Untuk menggambarkan dengan jelas kesan pirolistrik juga muncul. Gambar dengan rajah.
Gambar 1 adalah gambarajah skematik keluk perubahan suhu: Gambar 2 adalah rajah skematik keluk keadaan perubahan cas permukaan sensor yang disebabkan oleh perubahan suhu; Gambar 3 adalah gambarajah skematik keluk output perubahan voltan yang disebabkan oleh perubahan cas permukaan sensor.
Pada tahap awal (T) Gambar 1, suhu sensor inframerah piroelektrik tidak berubah tanpa radiasi inframerah, cas pada permukaan sensor berada dalam keadaan dinetralkan, dan elektron positif dan negatif sama (A ). Pada masa ini, sensor tidak mempunyai output (0). Gambar l Tahap kedua (T + △ T), apabila terdapat perubahan suhu. Di bawah sinaran inframerah tubuh manusia, jika suhu sensor inframerah piroelektrik meningkat sebanyak △ T, muatan pada permukaan sensor akan berubah sesuai seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2 (B). Sekiranya perubahan suhu △ T, perubahan cas yang sesuai akan menghasilkan perubahan △ V. Oleh itu, sensor mengeluarkan △ V. Seiring berjalannya waktu, permukaan sensor akan menyerap semula ion di udara dan saling membatalkan untuk mencapai keadaan yang dinetralkan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2c. Pada masa ini, sensor kembali ke output tidak (O). Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3.
Apabila suhu jatuh, suhu kembali ke keadaan asalnya (T), dan keadaan polarisasi bebasnya ditunjukkan dalam Rajah 2D. Oleh kerana proses penurunan dan perubahan suhu (secara relatif) berlawanan dengan kenaikan suhu, proses perubahan cas pada permukaan sensor adalah sebaliknya dari proses perubahan ketika naik, yang merupakan proses terbalik.
Oleh itu, isyarat output sensor adalah △ V, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Dengan cara yang sama, seiring berjalannya waktu, permukaan sensor akan menyerap kembali ion di udara, dan isyarat output sensor akan menjadi sifar lagi.
Isyarat output sensor&# 39 untuk keseluruhan proses penginderaan maklumat aktiviti manusia ditunjukkan dalam Rajah 3. Tidak sukar untuk melihat dari rajah output sensor bahawa output isyarat oleh tindakan sensor terhadap aktiviti manusia adalah bentuk gelombang yang lengkap. Dalam eksperimen. Sekiranya isyarat dikuatkan oleh penguat, dan kemudian diperhatikan dengan osiloskop, ia akan menjadi nadi positif dan nadi negatif. Dengan kata lain, isyarat pergerakan yang dirasakan oleh output sensor adalah serupa dengan isyarat nadi l Hz yang lengkap.
Sensor inframerah
Pada sensor pirolistrik, sensor satu elemen telah digunakan pada masa lalu. Oleh kerana sensor satu elemen lebih banyak dipengaruhi oleh faktor seperti cahaya sesat, kesan aplikasinya agak buruk. Oleh itu, unit penderiaan unsur-unsur kini sering digunakan. Sensor jenis ini mempunyai kelebihan berikut:
1. Ia mempunyai ciri-ciri kepekaan tinggi.
2. Peranti dua unit disambungkan secara terbalik. Oleh itu, input sinar inframerah pada masa yang sama akan saling membatalkan, dan tidak ada output. Ini meningkatkan kestabilan terhadap cahaya sesat luaran, perubahan suhu persekitaran dan kesan getaran luaran (lihat Gambar 5).
Oleh kerana impedansi input yang sangat tinggi dari sensor inframerah pirolistrik, sangat mudah untuk memperkenalkan bunyi bising.
Oleh itu, perlu dilakukan rawatan pelindung elektromagnetik pada sensor, sehingga paket logam diadopsi dan cangkangnya dibumikan. Dengan cara ini, tujuan melindungi bunyi kekacauan dapat dicapai.
Secara semula jadi, tenaga haba yang dipancarkan oleh semua objek berkadar dengan suhu mereka sendiri. Semakin tinggi suhu objek, semakin pendek panjang gelombang puncak tenaga haba terpancarnya. Tubuh manusia dengan suhu 36-37 ° C memancarkan sinar inframerah dengan tenaga haba puncak sekitar 900-1000nm. Oleh itu, kehadiran atau ketiadaan tubuh manusia dapat dikesan oleh sensor inframerah piroelektrik.
Untuk mengelakkan pengaruh cahaya matahari dan lampu pencahayaan dalam proses pemantauan kehadiran atau ketiadaan tubuh manusia, penapis biasanya ditambahkan ke permukaan sensor inframerah pirolistrik. Pada masa yang sama, kerana tubuh manusia bergerak dengan perlahan, juga perlu membawa lensa Fresnel yang berfokus dengan kecekapan tinggi dan aksesori lain dapat memenuhi keperluan penggunaan sebenarnya.
