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  • 红外传感器

    2012-06-25 21:05:44
    红外传感器
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    宇宙间的任何物体只要其温度超过零度就能产生红外辐射,事实上同可见光一样,其辐射能够进行折射和反射,红外线传感器是用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外线又称红外光,它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。它是一种不可见光,其光谱位于可见光中红色以外,所以称红外线。

    热释电红外传感器

    热释电红外传感器在结构上引入场效应管,其目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号,并不能直接使用,因而需要用电阻将其转换为电压形式。故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式来完成阻抗变换。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片,并在它的两面镀上金属电极,然后加电对其进行极化,这样便制成了热释电探测元。

    红外传感器的测量基础原理

    首先了解一下红外光。红外光是太阳光谱的一部分,红外光的最大特点就是具有光热效应,辐射热量,它是光谱中最大光热效应区。红外光一种不可见光,与所有电磁波一样,具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。红外光在真空中的传播速度为300000Km/s。红外光在介质中传播会产生衰减,在金属中传播衰减很大,但红外辐射能透过大部分半导体和一些塑料,大部分液体对红外辐射吸收非常大。

    红外传感器主要参数

    (1)额定载荷:传感器的额定载荷是指在设计此传感器时,在规定技术指标范围内能够测量的最大轴向负荷。但实际使用时,一般只用额定量程的2/3~1/3。

    (2)允许使用负荷(或称安全过载):传感器允许施加的最大轴向负荷。允许在一定范围内超负荷工作。一般为120%~150%。

    (3)极限负荷(或称极限过载):传感器能承受的不使其丧失工作能力的最大轴向负荷。意即当工作超过此值时,传感器将会受到损坏。

    (4)灵敏度: 输出增量与所加的负荷增量之比。通常每输入1V电压时额定输出的mV。本公司产品与其它公司产品配套时,其灵敏系数必须一致。

    (5)非线性: 这是表征此传感器输出的电压信号与负荷之间对应关系的精确程度的参数。

    (6)重复性: 重复性表征传感器在同一负荷在同样条件下反复施加时,其输出值是否能重复一致,这项特性更重要,更能反映传感器的品质。国标对重复性的误差的表述:重复性误差可与非线性同时测定。传感器的重复性误差(R)按下式计算:R=ΔθR/θn×100%。ΔθR -- 同一试验点上3次测量的实际输出信号值之间的最大差值(mv)。

    (7)滞后: 滞后的通俗意思是:逐级施加负荷再依次卸下负荷时,对应每一级负荷,理想情况下应有一样的读数,但事实上下一致,这不一致的程度用滞后误差这一指标来表示。国标中是这样来计算滞后误差的:传感器的滞后误差(H)按下式计算:H=ΔθH/θn×100%。ΔθH --同一试验点上3次行程实际输出信号值的算术平均与3次上行程实际输出信号值的算术平均之间的最大差值(mv)。

    (8)蠕变和蠕变恢复:要求从两个方面检验传感器的蠕变误差:其一是蠕变:在5-10秒时间无冲击地加上额定负荷,在加荷后5~10秒读数,然后在30分钟内按一定的时间间隔依次记下输出值。传感器蠕变(CP)按下式计算:CP=θ2 - θ3/θn×100%。其二是蠕变恢复:尽快去掉额定负荷(在5~10秒时间内),卸荷后在5~10秒内立即读数,然后在30分钟内按一定的时间间隔依次记下输出值。传感器的蠕变恢复(CR)按下式计算:CR=θ5 - θ6 /θn×100%。

    (9)允许使用温度:规定了此传感器能适用的场合。例常温传感器一般标注为:-20℃ --- +70℃。高温传感器标注为:-40℃ --- 250℃。

    (10)温度补偿范围:说明此传感器在生产时已在这样的温度范围内进行了补偿。例常温传感器一般标注为-10℃ - +55℃。

    (11)零点温度影响(俗称零点温漂):表征此传感器在环境温度变化时它的零点的稳定性。一般以每10℃范围内产生的漂移为计量单位。

    (12)输出灵敏系数的温度影响(俗称系数温漂):此参数表征此传感器在环境温度变化时输出灵敏度的稳定性。一般以每10℃范围内产生的漂移为计量单位。

    (13)输出阻抗:本公司传感器与其它厂家传感器并联使用时,必须弄清该公司产品的输出阻抗,此值必须与其一致,否则它会直接影响电子秤的输出特征和四角误差的调试。

    (14)输入阻抗:由于传感器的输入端弹模补偿电阻和灵敏系数调整电阻,所以传感器的输入电阻都大于输出电阻,但可通过并联电阻方法使其变化。要求各传感器的输入阻抗一致,若与其它厂家的传感器匹配。则应使输入阻抗与其一致,否则在调试四角误差时会增加工时,因为传感器的输入阻抗对稳压电源而言是一个负载,只有负载一样,同一稳压电源才会提供一样的电源电压。

    (15)绝缘阻抗:绝缘阻抗相当于传感器桥路与地之间串了一个阻值与其相当的的电阻,绝缘电阻的大小会影响传感器的各项性能。而当绝缘阻抗低于某一个值时,电桥将无法正常工作。

    (16)推荐激励电压:一般为5~10伏。因一般称重仪表内配的稳压电源为5或10伏。

    (17)允许最大激励电压:为了提高输出信号,在某些情况下(例如大皮重)要求利用加大激励电压来获得较大的信号。

    (18)电缆长度:它与现场布局有关,定货前必须看清楚公司产品的常规电缆长度。另外,注意环境是否有腐蚀性、是否有冲击情况、是否高温或低温。

    (19)密封防护等级IP67:防浸水影响 ,以规定的压力和时间浸入水中性能不受影响 。灌胶保护的传感器可达到IP67。除可防油、防水外,还可防一般的腐蚀性气体,腐蚀性介质。

    注:图文源自网络,如有侵权问题请联系删除。

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  • 在监测可燃气体和易燃蒸气时,传感器起着关键作用,包括催化传感器和红外(IR...红外传感器红外传感器技术基于以下原理:特定波长的红外(IR)光将被目标气体吸收。通常传感器内有两个发射器,它们产生红外光束:具有将...

    在监测可燃气体和易燃蒸气时,传感器起着关键作用,包括催化传感器和红外(IR)传感器等。而环境、响应时间和温度范围只是决定使用哪种技术最佳时要考虑的因素。

    那么,催化传感器和红外(IR)传感器之间有什么差异呢?这两种技术为何各有利弊,以及如何知道哪种方法最适合不同的环境呢?

    红外传感器

    红外传感器技术基于以下原理:特定波长的红外(IR)光将被目标气体吸收。通常传感器内有两个发射器,它们产生红外光束:具有将被目标气体吸收的波长的测量光束和不会被吸收的参考光束。每个光束具有相同的强度,并通过传感器内部的反射镜偏转到光接收器上。在存在目标气体的情况下,参考光束和测量光束之间的强度差将用于测量存在的气体浓度。

    在许多情况下,红外(IR)传感器技术比催化燃烧技术具有许多优势,或者在可能损害催化燃烧传感器性能的方面(包括低氧气和惰性环境)中更加可靠。只是红外光束与周围的气体分子相互作用,使传感器具有不面临中毒或抑制威胁的优点。红外技术提供故障安全测试。这意味着,如果红外光束出现故障,则会向用户通知此故障。

    红外传感器非常适合于石油和天然气行业,可在易爆的低氧环境中检测甲烷,戊烷或丙烷,而这些环境中的催化燃烧传感器可能会遇到困难。

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    但是,IR传感器并非是完美的,因为它们只能线性输出目标气体。如果红外传感器对其他易燃气体响应,则目标气体将是非线性的。就像催化燃烧传感器容易中毒一样,IR传感器也容易受到严重的机械和高温冲击,并且也受压力变化的强烈影响。

    另外,红外传感器不能用于检测氢气,因此,我们建议在这种情况下使用催化燃烧或半导体传感器。安全的首要目标是选择合适的检测技术,以最大程度地减少工作场所的危害。我们希望通过清楚地识别这两个传感器之间的差异,可以提高人们对各种工业和危险环境如何保持安全性的认识。

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    红外传感器与催化燃烧传感器两者的比较

    催化燃烧传感器

    催化燃烧气体传感器是一种用于检测进入爆炸范围内的可燃气体或易燃蒸汽以警告气体浓度水平上升的设备。

    该传感器的工作原理是一圈铂金丝,内部装有催化剂,形成一个小的活性珠,可降低气体在其周围点燃的温度。当存在可燃气体时,珠子的温度和电阻相对于惰性参考珠子的电阻会增加。测量电阻差,从而可以测量存在的气体浓度。由于存在催化剂和珠子,所以将催化燃烧传感器也称为催化或催化珠子传感器。

    催化传感器最初由英国科学家和发明家艾伦·贝克(Alan Baker)于1960年代创建,而催化燃烧传感器最初是为长期使用的火焰安全灯和卡纳里技术设计的。如今该设备用于工业和地下应用,例如矿山或隧道、炼油厂和石油钻机。

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    与IR传感器相比,由于技术水平的差异,催化燃烧传感器的成本相对较低,但是可能需要更频繁地更换它们。在线性输出对应于气体浓度的情况下,可以使用校正因子来计算催化对其他易燃气体的近似响应,当存在多种易燃气体时,可以使催化成为不错的选择。

    内置催化传感器的固定式检测体探头输出mV电桥信号,非常适合安装于难以到达的区域;可通过控制器面板进行调试和校准。另一方面,由于在工作过程中,催化燃烧工作需要氧气,所以在氧气含量低或很少的环境中,催化燃烧难以应付。出于这个原因,包含催化燃烧式可燃气报警器的密闭空间仪器通常还需包括用于测量氧气的检测器。在化合物包含硅、铅、硫和磷酸盐的环境中,传感器容易中毒(不可逆转的灵敏度降低)或被抑制(可逆的灵敏度降低),这可能会对工作场所的人们造成危害。如果暴露于高浓度气体中,则可能会损坏催化燃烧传感器。在这种情况下,催化燃烧不会“失效保护”,这意味着在检测到气体,仪器故障时不会发出通知。任何故障只能在每次使用之前通过bump测试来确定,以确保性能不会下降。

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  • 有人用树莓派读取MLX90621红外传感器中的数据吗? 为什么我用i2cdump -y 1 0x60查看不到动态变化的数据,里面全是ff, 而i2cdump -y 1 0x50 查看到固定不变的数据,0x50里面存放的是校正数据吗?
  • 点击蓝字关注传动网红外传感器是什么红外传感系统是用红外线为介质的测量系统,按照功能可分成五类,按探测机理可分成为光子探测器和热探测器。红外传感技术已经在现代科技、国防和工农业等领域获得了广泛的应用。...

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    红外传感器是什么红外传感系统是用红外线为介质的测量系统,按照功能可分成五类,按探测机理可分成为光子探测器和热探测器。红外传感技术已经在现代科技、国防和工农业等领域获得了广泛的应用。

    红外线对射管的驱动分为电平型和脉冲型两种驱动方式。由红外线对射管阵列组成分离型光电传感器。该传感器的创新点在于能够抵抗外界的强光干扰。太阳光中含有对红外线接收管产生干扰的红外线,该光线能够将红外线接收二极管导通,使系统产生误判,甚至导致整个系统瘫痪。本传感器的优点在于能够设置多点采集,对射管阵列的间距和阵列数量可根据需求选取。

    红外传感器避障电路图在智能小车制作中经常会用到红外传感器避障模,这里介绍一款智能小车制作时常用的红外传感器避障模,模块是由LM567电路组成,LM567电路是一片锁相环电路,采用8脚双列直插塑封。其⑤、⑥脚外接的电阻和电容决定了内部压控振荡器的中心频率f。

    其中心频率f由R、C决定:f=1/(1.1*RC)在电路中,因为红外发射器的起振频率是38KHz,其中电容选择103,所以由以上公式可得R=2.4KΩ。

    在电路中仅利用了LM567接收到相同频率的载波信号后⑧脚电压由高变低这一特性,来形成对控制对象的控制。

    D1发射红外线,D2接收红外信号。LM567第⑤、⑥脚为译码中心频率设定端,一般通过调整其外接可变电阻W改变捕捉的中心频率。图中红外载波信号来自LM567的第5角,也即载波信号与捕捉中心频率一致,能够极大的提高抗干扰特性。

    感器避障模块LM567的电路图,如图,LM567的①、②脚通常分别通过一电容器接地,形成输出滤波网络和环路单级低通滤波网络。②脚所接电容决定锁相环路的捕捉带宽:电容值越大,环路带宽越窄。①脚所接电容的容量应至少是②脚电容的2倍。③脚是输入端,要求输入信号≥25mV。⑧脚是逻辑输出端,其内部是一个集电极开路的三极管,允许最大灌电流为100mA。LM567的工作电压为4.75~9V,工作频率从直流到500kHz,静态工作电流约8mA。

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    在选择红外发射接收电路电子小制作中,有四个方案可以选择,并且都做了PCB进行调试比较。

    方案一:利用40KHz的晶振作为红外发射器的震荡源。通过示波器观察,波形非常准确完整,由于红外接收的频率一般是38KHz,虽然晶振的频率可以通过可调电阻微调。但是还是很难匹配,每次试验时都要微调。所以不选择这个方案。

    方案二:如前所述,使用三脚的红外接收器,但是接收器自备了选频和解调能力,很难用单片机对其接收信号进行判断。所以不选择这个设计方案。

    方案三:用高速CMOS型四重二输入“与非”门74HC00组成RC震荡电路作为频率发生器,波形也准确完整,但是难匹配。所以不选择这个方案。

    方案四:选用通用音调译码器LM567的5输出38KHz频率,其特点是红外线发射部分不设专门的信号发生电路。8脚输入红外接收器接收到的信号。这个信号是锁相音频译码器的锁相中心频率,这样既简化了线路和调试工作,又防止了周围环境变化和元件参数变化对收发频率造成的差异,实现了红外线发射与接收工作频率的同步自动跟踪,使电路的稳定性和抗干扰能力大大加强。本设计中就是利用此方案最终实现避障功能。

    这个电子小制作电路的特点是红外线发射部分不设专门的信号发生电路。而是直接从接收部分的检测电路LM567的5脚引人信号,这个信号是锁相音频译码器的锁相中心频率,这样既简化了线路和调试工作,又防止了周围环境变化和元件参数变化对收发频率造成的差异,实现了红外线发射与接收工作频率的同步自动跟踪,使电路的稳定性和抗干扰能力大大加强。

    LM567的5脚输出的38KHz中心频率输出给三极管Q1,经过三极管放大,信号输出给红外发射器J2,可调电阻R3可以改变其发射功率。信号由红外接收器J3接收,经过运算放大器741的反相放大,信号输出给LM567的输入3脚,由于输入的信号是LM567的锁相中心频率,所以LM567的8脚输出由默认的高电平变为低电平。发光二极管有了电压差,所以信号指示灯亮,证明前方有障碍,同时8脚的信号输出给单片机,由单片机由电平的变化去控制电动机的工作实现避障。

    - END -

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  • 红外热释电传感器就是基于热释电效应工作的热电型红外传感器其结构简单坚固,技术性能稳定,被广泛应用于红外检测报警、红外遥控、光谱分析等领域,是目前使用最广的红外传感器。图1 热释电红外传感器实物图2、传...

    1、工作原理

    某些晶体,例如钽酸锂、硫酸三甘肽等受热时,晶体两端会产生数量相等、符号相反的电荷。1842年布鲁斯特将这种由温度变化引起的电极化现象正式命名为“pyroelectric”,即热释电效应。红外热释电传感器就是基于热释电效应工作的热电型红外传感器其结构简单坚固,技术性能稳定,被广泛应用于红外检测报警、红外遥控、光谱分析等领域,是目前使用最广的红外传感器。

    图1  热释电红外传感器实物图

    2、传感器的内部组成结构

    热释电红外传感器由滤光片、热释电探测元和前置放大器组成,补偿型热释电传感器还带有温度补偿元件,图2所示为热释电传感器的内部结构。为防止外部环境对传感器输出信号的干扰,上述元件被真空封装在—个金属营内。

    图2  热释电传感器的结构

    热释电传感器的滤光片为带通滤光片,它封装在传感器壳体的顶端,使特定波长的红外辐射选择性地通过,到达热释电探测元+在其截止范围外的红外辐射则不能通过。

    图3  热释电传感器内部电路

    热释电探测元是热释电传感器的核心元件,它是在热释电晶体的两面镀上金属电极后,加电极化制成,相当于一个以热释电晶体为电介质的平板电容器。当它受到非恒定强度的红外光照射时,产生的温度变化导致其表面电极的电荷密度发生改变,从而产生热释电电流。

    前置放大器由一个高内阻的场效应管源极跟随器构成,通过阻抗变换,将热释电探测元微弱的电流信号转换为有用的电压信号输出。

    4、主要参数

    工作电压:常用的热释电红外传感器工作电压范围为3~15V;

    工作波长:通常为7.5~14μm;

    源极电压:通常为0.4~1.1V,R=47kΩ;

    输出信号电压:通常大于2.0V;

    检测距离:常用热释电红外传感器检测距离约为6~10m;

    水平角度:约为120°;

    工作温度范围:-10℃~+40℃。

    5、热释电红外传感器的型号

    P228、LHl958、LHI954、RE200B、KDS209、PIS209、LHI878、PD632等。

    热释电红外传感器通常采用3引脚金属封装,各引脚分别为

    电源供电端(内部开关管D极,DRAIN)、

    信号输出端(内部开关管S极,SOURCE)、

    接地端(GROUND)。

    6、热释电红外传感器应用电路

    应用电路1

    应用电路2

    应用电路图3

    人体感应电子自动门及报警两用电路

    本装置可自动控制单位大门的开与关,有人进出时门自动打开,进出过后门自动关闭。夜晚大门停用后,本装置可转作报警器,一旦有人走近大门即产生报警,以告知门卫开小门放人进出。

    图1是人体感应信号产生及放大电路。其中RS是热释电远红外被动式传感器,A1、A2是两级放大器。传感器检测到人体红外线后产生的感应信号很微弱,电路中设置了诸多旁路电容都是为了抑制干扰,避免误动作。A3、A4是上、下限电压比较器,平时A2的输出电平比A3⑥脚电平低,而比A4③脚电平高,A3、A4输出皆为低电平。只有传感器感应产生的交变信号经放大达到足够电平才能使A3或A4输出为高电平,以控制后续电路工作。

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