Infrapuna põhimõte ja LED -valgustite kasutamine
Infrapunaspektroskoopia
Valgust, mida inimesed palja silmaga näevad, nimetatakse nähtavaks valguseks ja nähtava valguse lainepikkus on 380–750 nm. Nähtava valguse lainepikkuse järjekord lühikesest pikaks on lilla valgus → sinine tuli → tsüaanvalgus → roheline tuli → kollane tuli → oranž tuli → punane tuli. Punasest valgusest pikema lainepikkusega valgust nimetatakse infrapuna- või infrapunavalguseks (infrapuna). Infrapunavalgus on valgus, mida inimesed palja silmaga ei näe.
Osa valguse lainepikkuse jaotus on järgmine:
Violetne valgus (O.40 ～ 0,43μm); sinine valgus (0,43 ～ 0,47μm); tsüaanvalgus (0,47 ～ 0,50μm); roheline tuli (0,50 ～ 0,56μm); kollane tuli (0,56 ～ 0,59μm); oranž tuli (0,59 ～ 0,62μm); punane tuli (0,62 ～ 0,76μm); infrapuna (0,76 ～ 1000μm); Infrapunavalgust saab jagada:
1. Lähis-infrapuna (760 ～ 3000nm); 2. Keskmine infrapuna (3000 ～ 60000rim); 3. Kaug-infrapuna (6000 ～ 150000nm).
Kõik looduses temperatuuriga objektid kiirgavad infrapunakiiri, kuid kiirgusega infrapunakiirguse lainepikkused on erinevad. Katsete kohaselt on inimkeha poolt kiirguvad infrapuna (energia) lainepikkused peamiselt kontsentreeritud umbes 10 000 nm. Vastavalt inimkeha infrapuna lainepikkuse omadustele saab tuvastusseadme kasutamisel tuvastada inimkeha poolt kiirguvat infrapuna ja eemaldada muud mittevajalikud valguslained.
Inimtegevuse teabe tuvastamise eesmärki on võimalik saavutada. Seetõttu on ilmunud anduritoode, mis tuvastab inimkeha infrapunakiiri. Inimkeha infrapunaandur on valmistatud püroelektrilisuse põhimõtte kohaselt.
Püroelektriline põhimõte
Inimkeha infrapunaandur on omamoodi tundlik toode, mis on valmistatud püroelektrilise efekti põhimõtte alusel. Mis on püroelektriline efekt? See on nähtus, kus temperatuurimuutuste tõttu tekivad elektrilaengud.
Selgeks illustreerimiseks ilmub ka püroelektriline efekt. Illustreerige diagrammiga.
Joonis 1 on temperatuuri muutumiskõvera skemaatiline diagramm: Joonis 2 on skemaatiline diagramm temperatuurimuutusest tingitud anduri pinna laengu muutumise olekukõverast; Joonis 3 on skemaatiline diagramm pinge muutuse väljundkõverast, mis on põhjustatud anduri pinna laengu muutusest.
Joonise 1 algusjärgus (T) ei muutu püroelektrilise infrapunaanduri temperatuur ilma infrapunakiirguseta, anduri pinna laeng on neutraliseeritud olekus ning positiivsed ja negatiivsed elektronid on võrdsed (A ). Sel ajal pole anduril väljundit (0). Joonis l Teine etapp (T + △ T), kui toimub temperatuurimuutus. Kui inimkeha infrapunakiirguse mõjul tõuseb püroelektrilise infrapunaanduri temperatuur △ T võrra, muutub anduri pinna laeng vastavalt, nagu on näidatud joonisel 2 (B). Kui temperatuurimuutus on △ T, põhjustab vastav laengu muutus △ V muutuse. Seetõttu andur väljastab △ V. Aja möödudes adsorbeerib anduri pind ioone õhus ja tühistab üksteise, et jõuda neutraliseeritud olekusse, nagu on näidatud joonisel 2c. Sel ajal naaseb andur väljundisse (O). Nagu on näidatud joonisel 3.
Kui temperatuur langeb, naaseb temperatuur algsesse olekusse (T) ja selle vaba polarisatsiooni olek on näidatud joonisel 2D. Kuna temperatuuri languse ja muutumise protsess (suhteliselt öeldes) on temperatuuri tõusule vastupidine, on laengu muutmise protsess anduri pinnal tõusmisel just vastupidine muutumisprotsessile, mis on vastupidine protsess.
Seetõttu on anduri väljundsignaal △ V, nagu on näidatud joonisel 3. Samamoodi aja jooksul adsorbeerib anduri pind õhus ioone ja anduri väljundsignaal. saab jälle nulli.
Anduri' väljundsignaal kogu inimtegevuse teabe tuvastamise protsessi jaoks on näidatud joonisel 3. Anduri väljunddiagrammilt ei ole raske näha, et anduri toimel inimtegevusele väljastatud signaal on täielik lainekuju. Eksperimendis. Kui signaal võimendatakse võimendiga ja seda siis ostsilloskoobiga jälgitakse, on see positiivne ja negatiivne impulss. Teisisõnu, anduri väljundiga tajutav liikumissignaal sarnaneb täieliku l Hz impulssignaaliga.
Infrapuna andur
Püroelektrilises anduris kasutati varem üheelemendilist andurit. Kuna ühe elemendiga andurit mõjutavad rohkem sellised tegurid nagu hulkuv valgus, on rakendusefekt suhteliselt halb. Seetõttu kasutatakse nüüd tavaliselt kaheelemendilisi andureid. Seda tüüpi anduritel on järgmised eelised:
1. Sellel on kõrge tundlikkuse tunnused.
2. Kaks seadme seadet on ühendatud vastupidises järjekorras. Seetõttu tühistavad samaaegselt sisestatud infrapunakiired üksteise ja väljund puudub. See suurendab stabiilsust välise hajutatud valguse suhtes, keskkonna temperatuuri muutusi ja väliseid vibratsiooniefekte (vt joonis 5).
Püroelektrilise infrapunaanduri äärmiselt suure sisendtakistuse tõttu on müra sisseviimine väga lihtne.
Seetõttu on anduril vaja läbi viia elektromagnetiline varjestus, nii et metallpakett võetakse vastu ja kest on maandatud. Sel viisil on võimalik saavutada segadust tekitava müra varjestamise eesmärk.
Looduses on kõigi objektide poolt kiirguv soojusenergia proportsionaalne nende enda temperatuuriga. Mida kõrgem on objekti temperatuur, seda lühem on selle kiirgunud soojusenergia lainepikkus. Inimkeha, mille temperatuur on 36–37 ° C, kiirgab infrapunakiirgust, mille soojusenergia tipp on umbes 900–1000 nm. Seetõttu saab püroelektrilise infrapunaanduri abil tuvastada inimkeha olemasolu või puudumise.
Selleks, et vältida päikesevalguse ja valgustuse mõju inimkeha olemasolu või puudumise jälgimise käigus, lisatakse püroelektrilise infrapunaanduri pinnale tavaliselt filter. Samal ajal, kuna inimkeha liigub aeglaselt, on vaja kaasas kanda ka suure efektiivsusega, teravustavat Fresneli objektiivi ja muid tarvikuid, mis vastavad tegelikele kasutusvajadustele.
