Infrasarkanais princips un LED apgaismojuma izmantošana
Infrasarkanā spektroskopija
Gaismu, ko cilvēki var redzēt ar neapbruņotu aci, sauc par redzamo gaismu, un redzamās gaismas viļņa garums ir 380–750 nm. Redzamās gaismas viļņa garuma secība no īsas līdz garai ir violeta gaisma → zila gaisma → ciāna gaisma → zaļa gaisma → dzeltena gaisma → oranža gaisma → sarkana gaisma. Gaismu ar garāku viļņa garumu nekā sarkano sauc par infrasarkano gaismu vai infrasarkano gaismu (infrasarkano). Infrasarkanā gaisma ir gaisma, ko cilvēki nevar redzēt ar neapbruņotu aci.
Dažas gaismas viļņa garuma sadalījums ir šāds:
Violeta gaisma (O.40 ～ 0,43μm); zila gaisma (0,43 ～ 0,47μm); ciāna gaisma (0,47 ～ 0,50μm); zaļā gaisma (0,50 ～ 0,56μm); dzeltena gaisma (0,56 ～ 0,59μm); oranža gaisma (0,59 ～ 0,62μm); sarkanā gaisma (0,62 ～ 0,76μm); infrasarkanais (0,76 ～ 1000μm); Infrasarkano staru var iedalīt:
1. Tuvo infrasarkano staru (760 ～ 3000nm); 2. vidējā infrasarkanais (3000 ～ 60000rim); 3. Far-infrasarkanais (6000 ～ 150000nm).
Jebkurš objekts ar temperatūru dabā izstaros infrasarkanos starus, bet izstaroto infrasarkano staru viļņu garumi ir atšķirīgi. Saskaņā ar eksperimentiem cilvēka ķermeņa izstarotie infrasarkanie (enerģijas) viļņu garumi galvenokārt ir koncentrēti aptuveni 10 000 nm. Saskaņā ar cilvēka ķermeņa infrasarkanā viļņa garuma īpašībām, ja tiek izmantota noteikšanas ierīce, var noteikt cilvēka ķermeņa izstaroto infrasarkano staru un noņemt citus nevajadzīgus gaismas viļņus.
Cilvēka darbības informācijas noteikšanas mērķi var sasniegt. Tāpēc ir parādījies sensoru produkts, kas nosaka cilvēka ķermeņa infrasarkanos starus. Cilvēka ķermeņa infrasarkanais sensors ir izgatavots pēc piroelektrības principa.
Piroelektriskais princips
Cilvēka ķermeņa infrasarkanais sensors ir sava veida sensoru produkts, kas izgatavots, izmantojot piroelektriskā efekta principu. Kas ir piroelektriskais efekts? Tā ir parādība, kurā temperatūras izmaiņu dēļ rodas elektriskie lādiņi.
Lai skaidri ilustrētu, parādās arī piroelektriskais efekts. Ilustrējiet ar diagrammu.
1. attēls ir temperatūras izmaiņu līknes shematiska diagramma: 2. attēls ir shematiska diagramma sensora virsmas uzlādes stāvokļa līknei, ko izraisa temperatūras izmaiņas; 3. attēls ir shematiska diagramma par sprieguma izmaiņu izejas līkni, ko izraisa sensora virsmas uzlādes izmaiņas.
Attēla 1. posmā (T) piroelektriskā infrasarkanā sensora temperatūra nemainās bez infrasarkanā starojuma, lādiņš uz sensora virsmas ir neitralizētā stāvoklī, un pozitīvie un negatīvie elektroni ir vienādi (A ). Šobrīd sensoram nav izejas (0). L attēls Otrais posms (T + △ T), kad notiek temperatūras izmaiņas. Zem cilvēka ķermeņa infrasarkanā starojuma, ja piroelektriskā infrasarkanā sensora temperatūra paaugstinās par △ T, lādiņš uz sensora virsmas attiecīgi mainīsies, kā parādīts 2. attēlā (B). Ja temperatūras maiņa ir △ T, atbilstošā lādiņa maiņa radīs △ V izmaiņas. Tāpēc sensors izvada. V. Laika gaitā sensora virsma atkārtoti adsorbēs jonus gaisā un iznīcinās viens otru, lai sasniegtu neitralizēto stāvokli, kā parādīts 2.c attēlā. Šajā laikā sensors atgriežas bez izejas (O). Kā parādīts 3. attēlā.
Kad temperatūra pazeminās, temperatūra atgriežas sākotnējā stāvoklī (T), un tās brīvās polarizācijas stāvoklis ir parādīts 2D attēlā. Tā kā temperatūras pazemināšanās un maiņas process (salīdzinoši runājot) ir pretējs temperatūras paaugstinājumam, lādiņa maiņas process uz sensora virsmas ir tieši pretējs izmaiņu procesam, kad tas paceļas, kas ir apgriezts process.
Tāpēc sensora izejas signāls ir △ V, kā parādīts 3. attēlā. Tādā pašā veidā laika gaitā sensora virsma atkārtoti adsorbēs gaisā esošos jonus un sensora izejas signālu. atkal būs nulle.
Sensora' izejas signāls visam cilvēka darbības informācijas uztveres procesam ir parādīts 3. attēlā. No sensora izejas diagrammas nav grūti redzēt, ka signāls, ko rada sensors, iedarbojas uz cilvēka darbību ir pilnīga viļņu forma. Eksperimentā. Ja signālu pastiprina pastiprinātājs un pēc tam novēro ar osciloskopu, tas būs pozitīvs un negatīvs impulss. Citiem vārdiem sakot, kustības signāls, ko uztver sensora izeja, ir līdzīgs pilnam l Hz impulsa signālam.
Infrasarkanais sensors
Piroelektriskajā sensorā viena elementa sensors tika izmantots agrāk. Tā kā viena elementa sensoru vairāk ietekmē tādi faktori kā izkliedēta gaisma, pielietojuma efekts ir salīdzinoši vājš. Tāpēc tagad parasti tiek izmantoti divu elementu sensori. Šim sensora veidam ir šādas priekšrocības:
1. Tam piemīt augstas jutības īpašības.
2. Abas ierīces ir savienotas apgrieztā secībā. Tāpēc vienlaikus ievadītie infrasarkanie stari viens otru atceļ, un nav izvades. Tas palielina stabilitāti ārējai klaiņojošai gaismai, vides temperatūras izmaiņām un ārējās vibrācijas efektiem (sk. 5. attēlu).
Piroelektriskā infrasarkanā sensora ārkārtīgi augstās ieejas pretestības dēļ ir ļoti viegli ieviest troksni.
Tāpēc sensoram ir jāveic elektromagnētiskā ekranēšana, tāpēc tiek pieņemts metāla iepakojums un apvalks ir iezemēts. Tādā veidā var sasniegt traucējošā trokšņa pasargāšanas mērķi.
Dabā visu objektu izstarotā siltumenerģija ir proporcionāla to temperatūrai. Jo augstāka ir objekta temperatūra, jo īsāks ir tā izstarotās siltumenerģijas maksimālais viļņa garums. Cilvēka ķermenis ar temperatūru 36-37 ° C izstaro infrasarkanos starus ar maksimālo siltuma enerģiju aptuveni 900-1000 nm. Tāpēc ar piroelektrisko infrasarkano sensoru var noteikt cilvēka ķermeņa klātbūtni vai neesamību.
Lai izvairītos no saules gaismas un apgaismojuma ietekmes cilvēka ķermeņa klātbūtnes vai neesamības uzraudzības procesā, piroelektriskā infrasarkanā sensora virsmai parasti pievieno filtru. Tajā pašā laikā, tā kā cilvēka ķermenis pārvietojas lēni, ir nepieciešams nēsāt līdzi arī augstas efektivitātes, fokusējošu Fresneļa objektīvu un citus piederumus, kas atbilst faktiskajām lietošanas vajadzībām.
