سنسورهای مادون قرمز حرارتی به بخشی ضروری از زندگی مدرن تبدیل شده اند. آنها به طور گسترده ای در دستگاه های پزشکی، خانه های هوشمند، نظارت صنعتی، سیستم های امنیتی و دوربین های تصویربرداری حرارتی استفاده می شوند.برخلاف سنسورهای نور مرئی، حسگرهای مادون قرمز حرارتی اشعه مادون قرمز منتشر شده توسط اشیاء را تشخیص می دهند و آن را بر اساس تغییرات دمایی به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کنند.
امروزه، رایج ترین فن آوری های سنسور مادون قرمز حرارتی را می توان به سه دسته اصلی تقسیم کرد: سنسورهای مادون قرمز ترموپیل، سنسورهای مادون قرمز پیرو الکتریکی و میکروبولومتر.هر تکنولوژی بر اساس یک اصل متفاوت کار می کند و برای کاربردهای مختلف طراحی شده استدرک این انواع سنسورها می تواند به مهندسان، تولید کنندگان و کاربران نهایی کمک کند تا راه حل های تحت قرمز مناسب را برای نیازهای خود انتخاب کنند.
1حسگر مادون قرمز حرارتي چيست؟
یک سنسور مادون قرمز حرارتی انرژی مادون قرمز منتشر شده توسط اجسام را تشخیص می دهد و آن را به سیگنال های الکتریکی قابل اندازه گیری تبدیل می کند.حسگرهای حرارتی می توانند درجه حرارت را اندازه گیری کنند یا حضور افراد و اشیاء را بدون تماس مستقیم تشخیص دهند.
برخلاف آشکارسازان فوتون، حسگرهای مادون قرمز حرارتی به تغییرات ناشی از حرارت در خواص مواد پاسخ می دهند.این باعث می شود آنها مناسب برای طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی در حالی که اغلب کاهش پیچیدگی سیستم و هزینه.
2حسگرهای مادون قرمز ترموپیل و حسگرهای مادون قرمز پیرو الکتریکی
سنسورهای ترموپیل یکی از گسترده ترین سنسورهای مادون قرمز حرارتی هستند. اصل کار نسبتا ساده است: هنگامی که اشعه مادون قرمز منطقه حسگر را گرم می کند،تفاوت دما ایجاد می شود، تولید یک سیگنال خروجی الکتریکی.
از آنجا که سنسورهای ترموپیل می توانند درجه حرارت را بدون تماس فیزیکی به طور مستقیم اندازه گیری کنند، آنها معمولاً در محصولات مصرفی و پزشکی استفاده می شوند.دستگاه های اندازه گیری دمای بدون تماس، و لوازم برقی اغلب به تکنولوژی ترموپیل تکیه می کنند. مزایای آنها شامل ساختار ساده، مصرف انرژی کم، ثبات خوب و هزینه نسبتا کم است.معمولاً برای اندازه گیری دما به جای تصویربرداری حرارتی استفاده می شوند..
سنسورهای مادون قرمز پیرو الکتریکی بر اساس اثر پیرو الکتریکی کار می کنند. برخی مواد هنگام تغییر دمای خود شارژ الکتریکی تولید می کنند.یکی از ویژگی های مهم سنسورهای پیرو الکتریکی این است که آنها فقط به تغییر سیگنال های مادون قرمز پاسخ می دهندآنها به حرکت بسیار حساس هستند اما نمی توانند اشیاء ثابت را با دمای ثابت به طور موثر تشخیص دهند. این باعث می شود آنها را برای برنامه های تشخیص حرکت ایده آل کنند. سنسورهای حرکت مادون قرمز،سیستم های روشنایی خودکار، شیرهای هوشمند، آژیرهای امنیتی و سیستم های تشخیص اشغال معمولا از سنسورهای مادون قرمز پیرو الکتریکی استفاده می کنند.
3میکروبولومترها: هسته ی دوربین های تصویربرداری حرارتی
میکروبولومترها پیشرفته ترین و گسترده ترین تکنولوژی سنجش مادون قرمز حرارتی را برای برنامه های تصویربرداری نشان می دهند. بر خلاف سنسورهای ترموپیل و پیرو الکتریکی،میکروبولومترها می توانند تصاویر حرارتی کامل را به جای سیگنال های ساده دما یا حرکت تولید کنند.
میکروبولومتر از مواد حساس به دما تشکیل شده است که تابش مادون قرمز را جذب می کنند.آشکارگر این تغییرات مقاومت را اندازه گیری می کند و آنها را به داده های تصویر تبدیل می کنداین قابلیت به دوربین های تصویربرداری حرارتی اجازه می دهد تا تفاوت های دمایی را در هزاران پیکسل به طور همزمان تشخیص دهند.ساخت میکروبولومترها برای سیستم های تصویربرداری حرارتی.
برنامه های کاربردی شامل بازرسی صنعتی، نگهداری پیش بینی، آتش نشانی، امنیت محیط، دید خودرو، غربالگری پزشکی و دوربین های حرارتی نصب شده در هواپیماهای بدون سرنشین است.
4.VOx در مقابل میکروبولومترهای سیلیکون بی شکل
میکروبولومترهای مدرن معمولاً از یکی از دو ماده حسگر استفاده می کنند: اکسید واندیم (VOx) یا سیلیکون بی شکل (a-Si).سیلیکون بی شکل سازگاری تولید خوبی با فرآیندهای نیمه هادی استاندارد ارائه می دهد و در محصولات مختلف تصویربرداری حرارتی پذیرفته شده استبا این حال، فناوری VOx به طور کلی بالغتر در نظر گرفته شده و به طور گسترده در سیستم های تصویربرداری مادون قرمز با عملکرد بالا استفاده می شود.کیفیت تصویر عالی، و عملکرد پایدار. این مزایا VOx را به یکی از فناوری های غالب در بازار جهانی آشکارگر های مادون قرمز غیر خنک کننده تبدیل کرده است.آشکارسازان مبتنی بر VOx همچنان یک انتخاب محبوب برای دوربین های حرارتی حرفه ای و تجاری هستند.
5انتخاب حسگر تحت قرمز مناسب
بهترین سنسور مادون قرمز حرارتی به الزامات کاربرد بستگی دارد. سنسورهای ترموپیل برای اندازه گیری درجه حرارت بدون تماس ایده آل هستند.حسگرهای پیرو الکتریکی در تشخیص حرکت و تشخیص اشغال عالی هستندمیکروبولومترها راه حل مورد نظر در صورت نیاز به تصویربرداری حرارتی و نقشه برداری دقیق دما هستند.
برای سیستم های تصویربرداری حرارتی مدرن، میکروبولومترهای VOx به دلیل حساسیت بالا، فناوری بالغ و عملکرد تصویربرداری عالی خود همچنان در بازار پیشرو هستند.
نتیجه گیری
سنسورهای مادون قرمز حرارتی نقش مهمی در بسیاری از کاربردهای روزمره و صنعتی دارند.حسگرهای آتش سوزی باعث تشخیص قابل اعتماد حرکت می شوند.، و میکروبولومترها تصویربرداری حرارتی را امکان پذیر می کنند.
با پیشرفت تکنولوژی مادون قرمز، آشکارسازهای مادون قرمز غیر خنک شده مبتنی بر VOx در کمک به پذیرش گسترده تر تصویربرداری حرارتی در بازارهای مصرف کننده، صنعتی، پزشکی و امنیتی هستند.اين نوآوری ها باعث شده اند که حسگر حرارتي قدرتمندتر شود، مقرون به صرفه تر و در دسترس تر از هر زمان دیگری.