page_banner

ตามการจัดประเภท เซ็นเซอร์อินฟราเรดสามารถแบ่งออกเป็นเซ็นเซอร์ความร้อนและเซ็นเซอร์โฟตอน

เซ็นเซอร์ความร้อน

เครื่องตรวจจับความร้อนใช้องค์ประกอบการตรวจจับเพื่อดูดซับรังสีอินฟราเรดเพื่อสร้างอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น จากนั้นจึงมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพบางอย่างการวัดการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพเหล่านี้สามารถวัดพลังงานหรือพลังงานที่ดูดซับได้กระบวนการเฉพาะมีดังนี้: ขั้นตอนแรกคือการดูดซับรังสีอินฟราเรดโดยเครื่องตรวจจับความร้อนเพื่อทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นขั้นตอนที่สองคือการใช้เอฟเฟกต์อุณหภูมิของเครื่องตรวจจับความร้อนเพื่อแปลงอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเป็นการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้าการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพที่ใช้โดยทั่วไปมีสี่ประเภท: ประเภทเทอร์มิสเตอร์, ประเภทเทอร์โมคัปเปิล, ประเภทไพโรอิเล็กทริก และประเภทนิวแมติก Gaolai

#เทอร์มิสเตอร์ชนิด

หลังจากที่วัสดุที่ไวต่อความร้อนดูดซับรังสีอินฟราเรด อุณหภูมิจะสูงขึ้นและค่าความต้านทานจะเปลี่ยนไปขนาดของการเปลี่ยนแปลงความต้านทานเป็นสัดส่วนกับพลังงานรังสีอินฟราเรดที่ดูดกลืนเครื่องตรวจจับอินฟราเรดที่ทำโดยการเปลี่ยนความต้านทานหลังจากสารดูดซับรังสีอินฟราเรดเรียกว่าเทอร์มิสเตอร์เทอร์มิสเตอร์มักจะใช้ในการวัดการแผ่รังสีความร้อนเทอร์มิสเตอร์มีสองประเภท: โลหะและสารกึ่งตัวนำ

R(T)=AT−CeD/T

R(T): ค่าความต้านทาน;T: อุณหภูมิ;A, C, D: ค่าคงที่ที่แปรผันตามวัสดุ

เทอร์มิสเตอร์โลหะมีค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานอุณหภูมิเป็นบวก และค่าสัมบูรณ์จะน้อยกว่าค่าสัมประสิทธิ์ของสารกึ่งตัวนำความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทานและอุณหภูมินั้นเป็นเส้นตรง และมีความต้านทานต่ออุณหภูมิสูงที่แข็งแกร่งส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการวัดอุณหภูมิจำลอง

เทอร์มิสเตอร์เทอร์มิสเตอร์ของสารกึ่งตัวนำนั้นตรงกันข้าม ซึ่งใช้สำหรับการตรวจจับการแผ่รังสี เช่น สัญญาณเตือนภัย ระบบป้องกันอัคคีภัย และการค้นหาและติดตามหม้อน้ำระบายความร้อน

#แบบเทอร์โมคัปเปิล

เทอร์โมคัปเปิล หรือที่เรียกว่าเทอร์โมคัปเปิล เป็นอุปกรณ์ตรวจจับเทอร์โมอิเล็กทริกรุ่นแรกสุด และหลักการทำงานของมันคือไพโรอิเล็กทริกเอฟเฟกต์ทางแยกที่ประกอบด้วยวัสดุตัวนำที่แตกต่างกันสองชนิดสามารถสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่ทางแยกได้ปลายเทอร์โมคัปเปิลที่ได้รับรังสีเรียกว่าปลายร้อน และปลายอีกด้านหนึ่งเรียกว่าปลายเย็นที่เรียกว่าเทอร์โมอิเล็กตริกเอฟเฟกต์ กล่าวคือ ถ้าวัสดุตัวนำที่แตกต่างกันทั้งสองนี้เชื่อมต่อกันเป็นวง เมื่ออุณหภูมิที่ข้อต่อทั้งสองต่างกัน กระแสจะถูกสร้างขึ้นในวง

เพื่อปรับปรุงค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับ ฟอยล์สีทองสีดำถูกติดตั้งที่ส่วนปลายร้อนเพื่อสร้างวัสดุของเทอร์โมคัปเปิล ซึ่งอาจเป็นโลหะหรือเซมิคอนดักเตอร์ก็ได้โครงสร้างสามารถเป็นได้ทั้งแบบเส้นหรือแบบแถบ หรือฟิล์มบางที่ผลิตโดยเทคโนโลยีการสะสมตัวด้วยสุญญากาศหรือเทคโนโลยีโฟโตลิโทกราฟีเทอร์โมคัปเปิลชนิดเอนทิตีส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการวัดอุณหภูมิ และเทอร์โมคัปเปิลชนิดฟิล์มบาง (ประกอบด้วยเทอร์โมคัปเปิลหลายชุดในอนุกรม) ส่วนใหญ่จะใช้ในการวัดรังสี

เวลาคงที่ของเครื่องตรวจจับอินฟราเรดชนิดเทอร์โมคัปเปิลมีขนาดค่อนข้างใหญ่ ดังนั้นเวลาตอบสนองจึงค่อนข้างยาว และลักษณะไดนามิกค่อนข้างแย่ความถี่ของการเปลี่ยนแปลงการแผ่รังสีทางด้านทิศเหนือโดยทั่วไปควรต่ำกว่า 10Hzในการใช้งานจริง เทอร์โมคัปเปิลหลายตัวมักจะต่ออนุกรมกันเพื่อสร้างเทอร์โมไพล์เพื่อตรวจจับความเข้มของรังสีอินฟราเรด

#แบบไพโรอิเล็กตริก

เครื่องตรวจจับอินฟราเรดแบบไพโรอิเล็กทริกทำจากคริสตัลไพโรอิเล็กทริกหรือ "เฟอร์โรอิเล็กทริก" ที่มีโพลาไรซ์คริสตัลไพโรอิเล็กทริกเป็นคริสตัลเพียโซอิเล็กทริกชนิดหนึ่งซึ่งมีโครงสร้างไม่สมมาตรในสภาพธรรมชาติ ศูนย์กลางประจุบวกและลบไม่ตรงกันในบางทิศทาง และประจุโพลาไรซ์จำนวนหนึ่งจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวคริสตัล ซึ่งเรียกว่าโพลาไรซ์ที่เกิดขึ้นเองเมื่ออุณหภูมิของผลึกเปลี่ยนแปลง อาจทำให้ศูนย์กลางของประจุบวกและประจุลบของผลึกเปลี่ยน ดังนั้นประจุโพลาไรซ์บนพื้นผิวจึงเปลี่ยนตามไปด้วยโดยปกติแล้วพื้นผิวของมันจะจับประจุที่ลอยอยู่ในบรรยากาศและรักษาสภาวะสมดุลทางไฟฟ้าเมื่อพื้นผิวของเฟอร์โรอิเล็กทริกอยู่ในสภาวะสมดุลทางไฟฟ้า เมื่อรังสีอินฟราเรดถูกฉายรังสีบนพื้นผิว อุณหภูมิของเฟอร์โรอิเล็กทริก (แผ่น) จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ความเข้มของโพลาไรเซชันจะลดลงอย่างรวดเร็ว และประจุไฟฟ้าจะลดลงอย่างรวดเร็วในขณะที่ประจุที่ลอยอยู่บนพื้นผิวจะเปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆไม่มีการเปลี่ยนแปลงในตัวเฟอร์โรอิเล็กทริกภายใน

ในช่วงเวลาสั้น ๆ จากการเปลี่ยนแปลงความเข้มของโพลาไรเซชันที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเป็นสภาวะสมดุลทางไฟฟ้าบนพื้นผิวอีกครั้ง ประจุลอยส่วนเกินจะปรากฏบนพื้นผิวของเฟอร์โรอิเล็กทริก ซึ่งเทียบเท่ากับการปล่อยประจุส่วนหนึ่งปรากฏการณ์นี้เรียกว่าปรากฏการณ์ไพโรอิเล็กทริกเนื่องจากประจุอิสระใช้เวลานานในการทำให้ประจุที่ถูกผูกไว้บนพื้นผิวเป็นกลาง จึงใช้เวลามากกว่าสองสามวินาที และเวลาผ่อนคลายของโพลาไรเซชันที่เกิดขึ้นเองของผลึกนั้นสั้นมาก ประมาณ 10-12 วินาที ดังนั้น คริสตัลไพโรอิเล็กทริกสามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว

# Gaolai ประเภทนิวเมติก

เมื่อก๊าซดูดซับรังสีอินฟราเรดภายใต้เงื่อนไขการรักษาปริมาตรอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นและความดันจะเพิ่มขึ้นขนาดของความดันที่เพิ่มขึ้นเป็นสัดส่วนกับพลังงานรังสีอินฟราเรดที่ดูดกลืน ดังนั้นจึงสามารถวัดพลังงานรังสีอินฟราเรดที่ดูดกลืนได้เครื่องตรวจจับอินฟราเรดที่ผลิตขึ้นตามหลักการข้างต้นเรียกว่าเครื่องตรวจจับก๊าซ และท่อ Gao Lai เป็นเครื่องตรวจจับก๊าซทั่วไป

เซ็นเซอร์โฟตอน

เครื่องตรวจจับโฟตอนอินฟราเรดใช้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์บางชนิดเพื่อสร้างเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกภายใต้การฉายรังสีอินฟราเรดเพื่อเปลี่ยนคุณสมบัติทางไฟฟ้าของวัสดุการวัดการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางไฟฟ้าสามารถกำหนดความเข้มของรังสีอินฟราเรดได้ตัวตรวจจับอินฟราเรดที่สร้างจากเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกเรียกรวมกันว่าตัวตรวจจับโฟตอนคุณสมบัติหลักคือความไวสูง ความเร็วในการตอบสนองที่รวดเร็ว และความถี่การตอบสนองสูงแต่โดยทั่วไปจำเป็นต้องทำงานที่อุณหภูมิต่ำ และแถบการตรวจจับค่อนข้างแคบ

ตามหลักการทำงานของเครื่องตรวจจับโฟตอน มันสามารถแบ่งออกเป็นเครื่องตรวจจับภายนอกและเครื่องตรวจจับภาพถ่ายภายในเครื่องตรวจจับโฟโต้ภายในแบ่งออกเป็นเครื่องตรวจจับโฟโตคอนดักทีฟ เครื่องตรวจจับโฟโตโวลตาอิก และเครื่องตรวจจับโฟโตแมกนีโตอิเล็กทริก

# เครื่องตรวจจับแสงภายนอก (อุปกรณ์ PE)

เมื่อแสงตกกระทบบนพื้นผิวของโลหะบางชนิด ออกไซด์ของโลหะ หรือสารกึ่งตัวนำ หากพลังงานโฟตอนมีมากพอ พื้นผิวสามารถปล่อยอิเล็กตรอนได้ปรากฏการณ์นี้เรียกรวมกันว่าการปล่อยโฟโตอิเล็กตรอน ซึ่งเป็นผลจากโฟโตอิเล็กทริกจากภายนอกหลอดภาพและหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์เป็นของเครื่องตรวจจับโฟตอนประเภทนี้ความเร็วในการตอบสนองนั้นรวดเร็ว และในขณะเดียวกัน ผลิตภัณฑ์หลอดโฟโตมัลติพลายเออร์มีอัตราขยายที่สูงมาก ซึ่งสามารถใช้สำหรับการวัดโฟตอนเดียว แต่ช่วงความยาวคลื่นค่อนข้างแคบ และยาวที่สุดเพียง 1700 นาโนเมตรเท่านั้น

#เครื่องตรวจโฟโตคอนดักเตอร์

เมื่อสารกึ่งตัวนำดูดซับโฟตอนที่ตกกระทบ อิเล็กตรอนและโฮลบางตัวในสารกึ่งตัวนำจะเปลี่ยนจากสถานะที่ไม่นำไฟฟ้าไปเป็นสถานะอิสระที่สามารถนำไฟฟ้าได้ ซึ่งจะเป็นการเพิ่มการนำไฟฟ้าของสารกึ่งตัวนำปรากฏการณ์นี้เรียกว่าเอฟเฟกต์การนำแสงเครื่องตรวจจับอินฟราเรดที่สร้างจากเอฟเฟกต์โฟโตคอนดักทีฟของเซมิคอนดักเตอร์เรียกว่าเครื่องตรวจจับโฟโตคอนดักทีฟปัจจุบันเป็นเครื่องตรวจจับโฟตอนที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย

# เครื่องตรวจจับไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ (อุปกรณ์ PU)

เมื่อรังสีอินฟราเรดถูกฉายรังสีบนทางแยก PN ของโครงสร้างวัสดุเซมิคอนดักเตอร์บางชนิด ภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้าในบริเวณทางแยก PN อิเล็กตรอนอิสระในบริเวณ P จะเคลื่อนที่ไปยังบริเวณ N และรูในบริเวณ N จะเคลื่อนที่ไปยัง พื้นที่พี.ถ้าทางแยก PN เปิดอยู่ ศักย์ไฟฟ้าเพิ่มเติมจะถูกสร้างขึ้นที่ปลายทั้งสองของทางแยก PN ซึ่งเรียกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าแบบภาพถ่ายตัวตรวจจับที่สร้างขึ้นโดยใช้เอฟเฟ็กต์แรงเคลื่อนไฟฟ้าจากภาพถ่ายเรียกว่าตัวตรวจจับเซลล์แสงอาทิตย์หรือตัวตรวจจับอินฟราเรดแบบแยก

#เครื่องตรวจจับแม่เหล็กด้วยแสง

สนามแม่เหล็กถูกนำไปใช้กับตัวอย่างในแนวขวางเมื่อพื้นผิวสารกึ่งตัวนำดูดซับโฟตอน อิเล็กตรอนและรูที่สร้างขึ้นจะกระจายเข้าสู่ร่างกายในระหว่างกระบวนการแพร่ อิเล็กตรอนและโฮลจะหักล้างกับปลายทั้งสองของตัวอย่างเนื่องจากผลกระทบของสนามแม่เหล็กด้านข้างมีความต่างศักย์ระหว่างปลายทั้งสองปรากฏการณ์นี้เรียกว่าปรากฏการณ์ออปโตแมกนีโตอิเล็กทริกตัวตรวจจับที่ทำจากโฟโตแมกนีโตอิเล็กตริกเอฟเฟกต์เรียกว่าตัวตรวจจับโฟโตแมกนีโตอิเล็กทริก (เรียกว่าอุปกรณ์ PEM)


เวลาโพสต์: 27 ก.ย.-2564