Kaynak: Ulink Media
Salgın sonrası dönemde, kızılötesi sensörlerin günlük hayatta vazgeçilmez olduğuna inanıyoruz. Yolculuk sırasında, varış noktamıza ulaşmadan önce tekrar tekrar sıcaklık ölçümü yapmamız gerekiyor. Çok sayıda kızılötesi sensörle yapılan sıcaklık ölçümlerinin aslında birçok önemli rolü var. Şimdi, kızılötesi sensörlere yakından bakalım.
Kızılötesi Sensörlere Giriş
Mutlak sıfırın (-273°C) üzerindeki her şey, tabiri caizse, sürekli olarak çevredeki alana kızılötesi enerji yayar. Ve kızılötesi sensör, nesnenin kızılötesi enerjisini algılayıp elektrik bileşenlerine dönüştürebilir. Kızılötesi sensör, optik sistem, algılama elemanı ve dönüştürme devresinden oluşur.
Optik sistemler, yapılarına göre iletim tipi ve yansıma tipi olmak üzere ikiye ayrılabilir. İletim tipi sistemler, biri kızılötesi ışın ileten, diğeri kızılötesi ışın alan olmak üzere iki bileşen gerektirir. Yansıma tipi sistemler ise, istenen bilgiyi toplamak için yalnızca bir sensöre ihtiyaç duyar.
Algılama elemanı, çalışma prensibine göre termal algılama elemanı ve fotoelektrik algılama elemanı olarak ikiye ayrılabilir. Termistörler en yaygın kullanılanlardır. Termistör kızılötesi radyasyona maruz kaldığında sıcaklık artar ve direnç değişir (bu değişim daha büyük veya daha küçük olabilir, çünkü termistör pozitif sıcaklık katsayılı termistör ve negatif sıcaklık katsayılı termistör olarak ikiye ayrılabilir), bu da dönüştürme devresi aracılığıyla elektrik sinyali çıkışına dönüştürülebilir. Fotoelektrik algılama elemanları genellikle ışığa duyarlı elemanlar olarak kullanılır ve genellikle kurşun sülfür, kurşun selenit, indiyum arsenit, antimon arsenit, cıva kadmiyum tellür üçlü alaşımı, germanyum ve silikon katkılı malzemelerden yapılır.
Farklı sinyal işleme ve dönüştürme devrelerine göre kızılötesi sensörler analog ve dijital tip olarak ikiye ayrılabilir. Analog piroelektrik kızılötesi sensörün sinyal işleme devresi alan etkili tüp iken, dijital piroelektrik kızılötesi sensörün sinyal işleme devresi dijital çiptir.
Kızılötesi sensörün birçok işlevi, üç hassas bileşenin (optik sistem, algılama elemanı ve dönüştürme devresi) farklı permütasyon ve kombinasyonları aracılığıyla gerçekleştirilir. Kızılötesi sensörlerin fark yarattığı diğer bazı alanlara göz atalım.
Kızılötesi Sensörün Uygulaması
1. Gaz Algılama
Gaz sensörünün kızılötesi optik prensibi, farklı gaz moleküllerinin yakın kızılötesi spektral seçici emilim özelliklerine dayanan ve gaz konsantrasyonu ile emilim gücü arasındaki ilişkiyi (Lambert-Beer yasası) kullanarak gaz bileşeninin konsantrasyonunu belirleyen bir gaz algılama cihazı türüdür.
Yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi, kızılötesi sensörler kullanılarak kızılötesi analiz haritası elde edilebilir. Farklı atomlardan oluşan moleküller, aynı frekanstaki kızılötesi ışığa maruz kaldıklarında kızılötesi soğurmaya uğrar ve bu da kızılötesi ışığın yoğunluğunda değişikliklere yol açar. Farklı dalga tepelerine göre, karışımda bulunan gaz türleri belirlenebilir.
Tek bir kızılötesi soğurma tepe noktasının konumuna göre, gaz molekülünde hangi grupların bulunduğu belirlenebilir. Gazın türünü doğru bir şekilde belirlemek için, gazın orta kızılötesi bölgesindeki tüm soğurma tepe noktalarının konumlarına, yani gazın kızılötesi soğurma parmak izine bakmamız gerekir. Kızılötesi spektrumu ile karışımdaki her gazın içeriği hızlı bir şekilde analiz edilebilir.
Kızılötesi gaz sensörleri petrokimya, metalurji endüstrisi, çalışma koşulları madenciliği, hava kirliliği izleme ve karbon nötrleştirme ile ilgili tespit, tarım ve diğer sektörlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Şu anda orta kızılötesi lazerler pahalıdır. Gelecekte, gaz tespiti için kızılötesi sensörleri kullanan çok sayıda sektörle birlikte, kızılötesi gaz sensörlerinin daha da mükemmel ve daha ucuz hale geleceğine inanıyorum.
2. Kızılötesi Mesafe Ölçümü
Kızılötesi mesafe sensörü, ölçüm sistemi olarak kızılötesi ışınları kullanan, geniş ölçüm aralığına ve kısa tepki süresine sahip bir algılama cihazıdır ve esas olarak modern bilim ve teknoloji, ulusal savunma, sanayi ve tarım alanlarında kullanılmaktadır.
Kızılötesi mesafe sensörü, bir çift kızılötesi sinyal ileten ve alan diyottan oluşur. Kızılötesi mesafe sensörü, kızılötesi ışın demeti yayar, nesneye yansıtıldıktan sonra bir yansıma süreci oluşturur, sensöre geri yansıdıktan sonra sinyali alır ve ardından CCD görüntü işleme kullanılarak zaman farkı verileri işlenir. Sinyal işlemcisi tarafından işlendikten sonra nesnenin mesafesi hesaplanır. Bu sensör sadece doğal yüzeylerde değil, yansıtıcı panellerde de kullanılabilir. Mesafe ölçümü, yüksek frekans tepkisi ve zorlu endüstriyel ortamlar için uygundur.
3. Kızılötesi İletim
Kızılötesi sensörler kullanılarak veri iletimi de yaygın olarak kullanılmaktadır. TV uzaktan kumandası, TV'yi uzaktan kontrol etmek için kızılötesi iletim sinyallerini kullanır; cep telefonları kızılötesi iletim yoluyla veri iletebilir. Bunlar, kızılötesi teknolojisinin ilk geliştirildiği zamandan beri var olan uygulamalardır.
4. Kızılötesi Termal Görüntü
Termal görüntüleyici, sıcaklığı mutlak sıfırdan yüksek olan tüm nesnelerin yaydığı kızılötesi radyasyonu yakalayabilen pasif bir sensördür. Termal görüntüleyici başlangıçta askeri gözetleme ve gece görüş aracı olarak geliştirilmişti, ancak daha yaygın olarak kullanılmaya başlandıkça fiyatı düştü ve böylece uygulama alanı büyük ölçüde genişledi. Termal görüntüleyici uygulamaları arasında hayvan, tarım, bina, gaz tespiti, endüstriyel ve askeri uygulamaların yanı sıra insan tespiti, izleme ve tanımlama da yer almaktadır. Son yıllarda, kızılötesi termal görüntü, birçok kamu alanında ürünlerin sıcaklığını hızlı bir şekilde ölçmek için kullanılmaktadır.
5. Kızılötesi İndüksiyon
Kızılötesi indüksiyon anahtarı, kızılötesi indüksiyon teknolojisine dayalı otomatik kontrol anahtarıdır. Dış dünyadan yayılan kızılötesi ısıyı algılayarak otomatik kontrol fonksiyonunu gerçekleştirir. Lambaları, otomatik kapıları, hırsızlık önleme alarmlarını ve diğer elektrikli ekipmanları hızlı bir şekilde açabilir.
Kızılötesi sensörün Fresnel merceği sayesinde, insan vücudu tarafından yayılan dağınık kızılötesi ışık, anahtar tarafından algılanarak, ışığı açma gibi çeşitli otomatik kontrol fonksiyonları gerçekleştirilebilir. Son yıllarda, akıllı evlerin yaygınlaşmasıyla birlikte, kızılötesi algılama akıllı çöp kutularında, akıllı tuvaletlerde, akıllı hareket sensörlü anahtarlarda, indüksiyonlu kapılarda ve diğer akıllı ürünlerde de kullanılmaktadır. Kızılötesi algılama sadece insanları algılamakla sınırlı kalmayıp, daha fazla fonksiyon elde etmek için sürekli olarak güncellenmektedir.
Çözüm
Son yıllarda Nesnelerin İnterneti (IoT) sektörü hızla gelişti ve geniş bir pazar potansiyeline sahip. Bu bağlamda, kızılötesi sensör pazarı da daha da büyüyor. Bu nedenle, Çin'in kızılötesi dedektör pazarının büyüklüğü sürekli artıyor. Verilere göre, 2019'da Çin'in kızılötesi dedektör pazarının büyüklüğü yaklaşık 400 milyon yuan iken, 2020'de yaklaşık 500 milyon yuan'a ulaşması bekleniyor. Salgın hastalıklarda kızılötesi sıcaklık ölçümü ve kızılötesi gaz tespiti için karbon nötralizasyonuna olan talep de göz önüne alındığında, kızılötesi sensör pazarının büyüklüğünün gelecekte çok büyük olacağı öngörülüyor.
Yayın tarihi: 16 Mayıs 2022