Infrarot-Prinzip und Einsatz von LED-Beleuchtung
Infrarot-Spektroskopie
Das Licht, das Menschen mit bloßem Auge sehen können, wird als sichtbares Licht bezeichnet, und die Wellenlänge des sichtbaren Lichts beträgt 380-750 nm. Die Wellenlängenordnung des sichtbaren Lichts von kurz bis lang ist lila Licht → blaues Licht → cyan-blaues Licht → grünes Licht → gelbes Licht → oranges Licht → rotes Licht. Licht mit einer längeren Wellenlänge als rotes Licht wird als Infrarotlicht oder Infrarotlicht (Infrarot) bezeichnet. Infrarotlicht ist Licht, das Menschen mit bloßem Auge nicht sehen können.
Die Wellenlängenverteilung eines Teils des Lichts ist wie folgt:
Violettes Licht (O.40～0.43μm); blaues Licht (0,43～0,47μm); Cyan-Licht (0,47～0,50μm); grünes Licht (0,50～0,56μm); gelbes Licht (0,56～0,59μm); oranges Licht (0,59～0,62μm); rotes Licht (0,62～0,76μm); Infrarot (0,76～1000μm); Infrarotlicht kann unterteilt werden in:
1. Nahinfrarot (760～3000nm); 2. Mittleres Infrarot (3000～60000Rim); 3. Ferninfrarot (6000～150000nm).
Jedes Objekt mit Temperatur in der Natur strahlt Infrarotstrahlen aus, aber die Wellenlängen der abgestrahlten Infrarotstrahlen sind unterschiedlich. Experimenten zufolge sind die vom menschlichen Körper abgestrahlten Infrarot-(Energie-)Wellenlängen hauptsächlich auf etwa 10.000 nm konzentriert. Gemäß den Eigenschaften der Infrarotwellenlänge des menschlichen Körpers kann bei Verwendung einer Erfassungsvorrichtung das vom menschlichen Körper abgestrahlte Infrarot erfasst und andere unnötige Lichtwellen entfernt werden.
Der Zweck des Erfassens von Informationen über menschliche Aktivitäten kann erreicht werden. Daher ist ein Sensorprodukt erschienen, das Infrarotstrahlen des menschlichen Körpers erkennt. Der Infrarotsensor des menschlichen Körpers wird nach dem Prinzip der Pyroelektrizität hergestellt.
Pyroelektrisches Prinzip
Der Infrarotsensor des menschlichen Körpers ist eine Art Sensorprodukt, das nach dem Prinzip des pyroelektrischen Effekts hergestellt wird. Was ist der pyroelektrische Effekt? Es ist ein Phänomen, bei dem aufgrund von Temperaturänderungen elektrische Ladungen erzeugt werden.
Zur Verdeutlichung erscheint auch der pyroelektrische Effekt. Mit einem Diagramm veranschaulichen.
1 ist ein schematisches Diagramm einer Temperaturänderungskurve; 2 ist ein schematisches Diagramm einer Sensoroberflächen-Ladungsänderungszustandskurve, die durch eine Temperaturänderung verursacht wird; 3 ist ein schematisches Diagramm einer Spannungsänderungs-Ausgangskurve, die durch eine Änderung der Sensoroberflächenladung verursacht wird.
Im Anfangsstadium (T) von Fig. 1 ändert sich die Temperatur des pyroelektrischen Infrarotsensors ohne Infrarotstrahlung nicht, die Ladung auf der Oberfläche des Sensors befindet sich in einem neutralisierten Zustand und die positiven und negativen Elektronen sind gleich (A ). Zu diesem Zeitpunkt hat der Sensor keinen Ausgang ( 0). Abbildung l Die zweite Stufe (T+△T), wenn eine Temperaturänderung auftritt. Wenn die Temperatur des pyroelektrischen Infrarotsensors unter der Infrarotstrahlung des menschlichen Körpers um △T ansteigt, ändert sich die Ladung auf der Oberfläche des Sensors entsprechend, wie in Abbildung 2(B) gezeigt. Wenn die Temperaturänderung T beträgt, erzeugt die entsprechende Ladungsänderung eine △V-Änderung. Daher gibt der Sensor △V aus. Im Laufe der Zeit absorbiert die Oberfläche des Sensors wieder Ionen in der Luft und hebt sich gegenseitig auf, um den neutralisierten Zustand zu erreichen, wie in Abbildung 2c gezeigt. Zu diesem Zeitpunkt kehrt der Sensor zu keinem Ausgang (O) zurück. Wie in Abbildung 3 gezeigt.
Wenn die Temperatur sinkt, kehrt die Temperatur in ihren ursprünglichen Zustand (T) zurück, und ihr freier Polarisationszustand ist in Abbildung 2D gezeigt. Da der Prozess der Temperaturabnahme und -änderung (relativ gesprochen) dem Temperaturanstieg entgegengesetzt ist, ist der Änderungsvorgang der Ladung auf der Oberfläche des Sensors genau das Gegenteil des Änderungsvorgangs beim Ansteigen, der ein umgekehrter Vorgang ist.
Daher ist das Ausgangssignal des Sensors ein △V, wie in Abbildung 3 gezeigt. Auf die gleiche Weise absorbiert die Oberfläche des Sensors im Laufe der Zeit wieder Ionen in der Luft, und das Ausgangssignal des Sensors wird wieder null sein.
Das Ausgangssignal des Sensors' für den gesamten Prozess der Erfassung von Informationen über die menschliche Aktivität ist in Abbildung 3 dargestellt. Aus dem Sensorausgangsdiagramm ist nicht schwer zu erkennen, dass das Signal, das durch eine Aktion des Sensors für menschliche Aktivitäten ausgegeben wird, ist eine vollständige Wellenform. Im Versuch. Wenn das Signal von einem Verstärker verstärkt und dann mit einem Oszilloskop beobachtet wird, ist es ein positiver Impuls und ein negativer Impuls. Mit anderen Worten, ein vom Sensorausgang erfasstes Bewegungssignal ist einem vollständigen 1-Hz-Impulssignal ähnlich.
Infrarotsensor
Beim pyroelektrischen Sensor wurde in der Vergangenheit der Einelementsensor verwendet. Da der Einelementsensor stärker von Faktoren wie Streulicht beeinflusst wird, ist der Anwendungseffekt relativ gering. Daher werden heute häufig Doppelelement-Sensoreinheiten verwendet. Dieser Sensortyp hat folgende Vorteile:
1. Es hat die Eigenschaften einer hohen Empfindlichkeit.
2. Die beiden Geräte werden umgekehrt angeschlossen. Daher heben sich die gleichzeitig eingegebenen Infrarotstrahlen gegenseitig auf, und es erfolgt keine Ausgabe. Dies erhöht die Stabilität gegenüber externem Streulicht, Umgebungstemperaturänderungen und externen Vibrationseinflüssen (siehe Abbildung 5).
Aufgrund der extrem hohen Eingangsimpedanz des pyroelektrischen Infrarotsensors ist es sehr einfach, Rauschen einzubringen.
Daher ist es notwendig, eine elektromagnetische Abschirmungsbehandlung des Sensors durchzuführen, so dass das Metallgehäuse verwendet wird und das Gehäuse geerdet wird. Auf diese Weise kann der Zweck der Abschirmung von Störgeräuschen erreicht werden.
In der Natur ist die von allen Objekten abgestrahlte Wärmeenergie proportional zu ihrer eigenen Temperatur. Je höher die Temperatur eines Objekts ist, desto kürzer ist die Spitzenwellenlänge seiner abgestrahlten Wärmeenergie. Ein menschlicher Körper mit einer Temperatur von 36-37 °C strahlt Infrarotstrahlen mit einer Spitzenwärmeenergie von etwa 900-1000 nm aus. Daher kann die Anwesenheit oder Abwesenheit des menschlichen Körpers durch einen pyroelektrischen Infrarotsensor erfasst werden.
Um den Einfluss von Sonnenlicht und Beleuchtung bei der Überwachung der Anwesenheit oder Abwesenheit des menschlichen Körpers zu vermeiden, wird in der Regel ein Filter auf der Oberfläche des pyroelektrischen Infrarotsensors angebracht. Gleichzeitig, da sich der menschliche Körper langsam bewegt, ist es auch notwendig, eine hocheffiziente, fokussierende Fresnel-Linse und anderes Zubehör zu tragen, um die tatsächlichen Bedürfnisse des Gebrauchs zu erfüllen.
