利用紅外線的物理性質(zhì)來進(jìn)行測量的傳感器。紅外線又稱紅外光,它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。任何物質(zhì),只要它本身具有一定的溫度(高于絕對零度),都能輻射紅外線。紅外線傳感器測量時不與被測物體直接接觸,因而不存在摩擦,并且有靈敏度高,反應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。

紅外線傳感器包括光學(xué)系統(tǒng)、檢測元件和轉(zhuǎn)換電路。光學(xué)系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)不同可分為透射式和反射式兩類。檢測元件按工作原理可分為熱敏檢測元件和光電檢測元件。熱敏元件應(yīng)用最多的是熱敏電阻。熱敏電阻受到紅外線輻射時溫度升高,電阻發(fā)生變化(這種變化可能是變大也可能是變小,因?yàn)闊崦綦娮杩煞譃檎郎囟认禂?shù)熱敏電阻和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻),通過轉(zhuǎn)換電路變成電信號輸出。光電檢測元件常用的是光敏元件,通常由硫化鉛、硒化鉛、砷化銦、砷化銻、碲鎘汞三元合金、鍺及硅摻雜等材料制成。

紅外線傳感器常用于無接觸溫度測量,氣體成分分析和無損探傷,在醫(yī)學(xué)、軍事、空間技術(shù)和環(huán)境工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。例如采用紅外線傳感器遠(yuǎn)距離測量人體表面溫度的熱像圖,可以發(fā)現(xiàn)溫度異常的部位,及時對疾病進(jìn)行診斷治療(見熱像儀);利用人造衛(wèi)星上的紅外線傳感器對地球云層進(jìn)行監(jiān)視,可實(shí)現(xiàn)大范圍的天氣預(yù)報;采用紅外線傳感器可檢測飛機(jī)上正在運(yùn)行的發(fā)動機(jī) 的過熱情況等。

具有紅外傳感器的望遠(yuǎn)鏡可用于軍事行動,林地戰(zhàn)探測密林中的敵人,城市戰(zhàn)中探測墻后面的敵人,以上均利用了紅外線傳感器測量人體表面溫度從而得知敵人所在地。

1、將紅外線一部份變換為熱,藉熱取出電阻值變化及電動勢等輸出信號之熱型。

2、利用半導(dǎo)體遷徙現(xiàn)象吸收能量差之光電效果及利用因PN 接合之光電動勢效果的量子型。

熱型的現(xiàn)象俗稱為焦熱效應(yīng),其中最具代表性者有測輻射熱器 (Thermal Bolometer),熱電堆(Thermopile)及熱電(Pyroelectric)元件。

熱型的優(yōu)點(diǎn)有:可常溫動作下操作,波長依存性(波長不同感度有很大之變化者)并不存在,造價便宜;

缺點(diǎn):感度低、響應(yīng)慢(mS之譜)。

量子型 的優(yōu)點(diǎn):感度高、響應(yīng)快速(μS 之譜);

缺點(diǎn):必須冷卻(液體氮?dú)? 、有波長依存性、價格偏高;

紅外線傳感器特別是利用遠(yuǎn)紅外線范圍的感度做為人體檢出用,紅外線的波長比可見光長而比電波短。紅外線讓人覺得只由熱的物體放射出來,可是事實(shí)上不是如此,凡是存在于自然界的物體,如人類、火、冰等等全部都會射出紅外線,只是其波長因其物體的溫度而有差異而已。人體的體溫約為36~37°C,所放射出峰值為9~10μm的遠(yuǎn)紅外線,另外加熱至400~700°C的物體,可放射出峰值為3~5μm 的中間紅外線。

由紅外線傳感器、信號放大電路、電壓比較器、延時電路和音響報警電路等組成。紅外線探測傳感器IC1探測到前方人體輻射出的紅外線信號時,由IC1的②腳輸出微弱的電信號,經(jīng)三極管VT1等組成第一級放大電路放大,再通過C2輸入到運(yùn)算放大器IC2中進(jìn)行高增益、低噪聲放大,此時由IC2①腳輸出的信號已足夠強(qiáng)。IC3作電壓比較器,它的第⑤腳由R10、VD1提供基準(zhǔn)電壓,當(dāng)IC2①腳輸出的信號電壓到達(dá)IC3的⑥腳時,兩個輸入端的電壓進(jìn)行比較,此時IC3的⑦腳由原來的高電平變?yōu)榈碗娖健�IC4為報警延時電路,R14和C6組成延時電路,其時間約為1分鐘。當(dāng)IC3的⑦腳變?yōu)榈碗娖綍r,C6通過VD2放電,此時IC4的②腳變?yōu)榈碗娖?它與IC4的③腳基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較,當(dāng)它低于其基準(zhǔn)電壓時,IC4的①腳變?yōu)楦唠娖?VT2導(dǎo)通,訊響器BL通電發(fā)出報警聲。人體的紅外線信號消失后,IC3的⑦腳又恢復(fù)高電平輸出,此時VD2截止。由于C6兩端的電壓不能突變,故通過R14向C6緩慢充電,當(dāng)C6兩端的電壓高于其基準(zhǔn)電壓時,IC4的①腳才變?yōu)榈碗娖?時間約為1分鐘,即持續(xù)1分鐘報警。

火焰?zhèn)鞲衅?/a>利用紅外線對對火焰非常敏感的特點(diǎn),使用特制的紅外線接受管來檢測火焰,然后把火焰的亮度轉(zhuǎn)化為高低變化的電平信號,輸入到中央處理器中,中央處理器根據(jù)信號的變化做出相應(yīng)的程序處理。

火焰?zhèn)鞲衅髂軌蛱綔y到波長在700-1000納米范圍內(nèi)的紅外光,探測角度為60°,其中紅外光波長在880納米附近時候的靈敏度達(dá)到最大。

遠(yuǎn)紅外火焰探頭將外界紅外光的強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化,通過A/D轉(zhuǎn)換器反映為0~255范圍內(nèi)數(shù)值的變化。外界紅外光越強(qiáng),數(shù)值越小;紅外光越弱,數(shù)值越大。

紅外測距傳感器利用紅外信號遇到障礙物距離的不同反射的強(qiáng)度也不同的原理,進(jìn)行障礙物遠(yuǎn)近的檢測。紅外測距傳感器具有一對紅外信號發(fā)射與接收二極管,發(fā)射管發(fā)射特定頻率的紅外信號,接收管接收這種頻率的紅外信號,當(dāng)紅外的檢測方向遇到障礙物時,紅外信號反射回來被接收管接收,經(jīng)過處理之后,通過數(shù)字傳感器接口返回到中央處理器主機(jī),中央處理器即可利用紅外的返回信號來識別周圍環(huán)境的變化。