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紅外線傳感器工作原理

畢業(yè)設(shè)計(jì)用的
問(wèn) 提問(wèn)者:網(wǎng)友 2017-06-19
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人的眼睛能看到的可見(jiàn)光按波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短排列,依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。其中紅光的波長(zhǎng)范圍為0.62~0.76μm;紫光的波長(zhǎng)范圍為0.38~0.46μm。比紫光光波長(zhǎng)更短的光叫紫外線,比紅光波長(zhǎng)更長(zhǎng)的光叫紅外線最廣義地來(lái)說(shuō),傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號(hào)的器件,紅外傳感器就是其中的一種。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,紅外線傳感器的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛,下面結(jié)合幾個(gè)實(shí)例,簡(jiǎn)單介紹一下紅外線傳感器的應(yīng)用。人體熱釋電紅外傳感器和應(yīng)用介紹被動(dòng)式熱釋電紅外探頭的工作原理及特性:一般人體都有恒定的體溫,一般在37度,所以會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)10UM左右的紅外線,被動(dòng)式紅外探頭就是靠探測(cè)人體發(fā)射的10UM左右的紅外線而進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的10UM左右的紅外線通過(guò)菲尼爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件,這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡,向外釋放電荷,電后續(xù)電路經(jīng)檢驗(yàn)處理后即可產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。 1)這種探頭是以探測(cè)人體輻射為目標(biāo)的。所以熱釋電元件對(duì)波長(zhǎng)為10UM左右的紅外輻射必須非常敏感。 2)為了僅僅對(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菲尼爾濾光片,使環(huán)境的干擾受到明顯的控制作用。 3)被動(dòng)紅外探頭,其傳感器包含兩個(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)熱釋元件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。 4)一旦人侵入探測(cè)區(qū)域內(nèi),人體紅外輻射通過(guò)部分鏡面聚焦,并被熱釋電元接收,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。 5)菲尼爾濾光片根據(jù)性能要求不同,具有不同的焦距(感應(yīng)距離),從而產(chǎn)生不同的監(jiān)控視場(chǎng),視場(chǎng)越多,控制越嚴(yán)密。在電子防盜、人體探測(cè)器領(lǐng)域中,被動(dòng)式熱釋電紅外探測(cè)器的應(yīng)用非常廣泛,因其價(jià)格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定而受到廣大用戶和專(zhuān)業(yè)人士的歡迎。 紅外線遙控鼠標(biāo)器中的傳感器在機(jī)械式鼠標(biāo)器底部有一個(gè)露出一部分的塑膠小球,當(dāng)鼠標(biāo)器在操作桌面上移動(dòng)時(shí),小球隨之轉(zhuǎn)動(dòng),在鼠標(biāo)器內(nèi)部裝有三個(gè)滾軸與小球接觸,其中有兩個(gè)分別是X軸方向和Y軸方向滾軸,用來(lái)分別測(cè)量X軸方向和Y軸方向的移動(dòng)量,另一個(gè)是空軸,僅起支撐作用。拖動(dòng)鼠標(biāo)器時(shí),由于小球帶動(dòng)三個(gè)滾軸轉(zhuǎn)動(dòng),X軸方向和Y軸方向滾軸又各帶動(dòng)一個(gè)轉(zhuǎn)軸(稱為譯碼輪)轉(zhuǎn)動(dòng)。譯碼輪(見(jiàn)圖1)的兩側(cè)分別裝有紅外發(fā)光二極管和光敏傳感器,組成光電耦合器。光敏傳感器內(nèi)部沿垂直方向排列有兩個(gè)光敏晶體管A和B,如圖2所示。由于譯碼輪有間隙,故當(dāng)譯碼輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線時(shí)而照在光敏傳感器上,時(shí)而被阻斷,從而使光敏傳感器輸出脈沖信號(hào)。光敏晶體管A和B被安放的位置使得其光照和阻斷的時(shí)間有差異,從而產(chǎn)生的脈沖A和脈沖B有一定的相位差,利用這種方法,就能測(cè)出鼠標(biāo)器的拖動(dòng)方向 照相機(jī)中的紅外線傳感器――夜視功能紅外夜視,就是在夜視狀態(tài)下,數(shù)碼攝像機(jī)會(huì)發(fā)出人們?nèi)庋劭床坏降募t外光線去照亮被拍攝的物體,關(guān)掉紅外濾光鏡,不再阻擋紅外線進(jìn)入CCD,紅外線經(jīng)物體反射后進(jìn)入鏡頭進(jìn)行成像,這時(shí)我們所看到的是由紅外線反射所成的影像,而不是可見(jiàn)光反射所成的影像,即此時(shí)可拍攝到黑暗環(huán)境下肉眼看不到的影像。索尼數(shù)碼攝像機(jī)首創(chuàng)了紅外線夜視攝影功能,能夠在全黑環(huán)境下進(jìn)行拍攝,甚至連肉眼也不能分辨清楚的物體,現(xiàn)在也可以清晰地拍攝下來(lái)。這種夜視的特點(diǎn)是可以在完全沒(méi)有光線的條件下進(jìn)行拍攝,但由于采用的是紅外攝影,無(wú)法進(jìn)行彩色的還原,所以拍攝出來(lái)的畫(huà)面是單色的,影像會(huì)變綠。不久之后,索尼又推出了擁有超級(jí)紅外線夜視攝功能的數(shù)碼攝像機(jī),紅外線功能的慢速快門(mén)為2段選擇,超級(jí)紅外線夜攝功能的慢速快門(mén)為自動(dòng)調(diào)節(jié),可以獲得更好的影像效果。舉一個(gè)大家都見(jiàn)過(guò)的例子,在美國(guó)空襲伊拉克時(shí),伊拉克首都大部分地區(qū)都處于停電狀態(tài),這時(shí)除了防空曳光彈和導(dǎo)彈爆炸引起的火光以外就只有月光或星光照明了,能見(jiàn)度極差。我們?cè)陔娨曅侣勆峡吹降膹默F(xiàn)場(chǎng)傳回來(lái)的錄像片的畫(huà)面都呈現(xiàn)綠色,說(shuō)明電視記者在拍攝時(shí)使用了紅外線夜視儀,導(dǎo)致影像是綠色的,如果不使用紅外攝像技術(shù),那么我們從電視畫(huà)面上將只能聽(tīng)到聲音,而看不到任何影響了。 需要注意的:因?yàn)榧t外線夜視攝影儀的前提是數(shù)碼攝像機(jī)能發(fā)出人們?nèi)庋劭床坏降募t外光線去照亮被拍攝的物體,所以說(shuō)它的
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