مجسات الأشعة تحت الحمراء: 7 حقائق مهمة يجب أن تعرفها

المحتويات:

ما هي موجة الأشعة تحت الحمراء؟

الموجة تحت الحمراء هي إشعاع كهرومغناطيسي يتراوح تردده بين 300 جيجاهرتز و 400 تيرا هرتز [أطوال موجية تتراوح من 10-3 - 0.7 × 10-6م]. لا يمكن رؤية إشعاعات الأشعة تحت الحمراء بالعين البشرية. يمكن استخدام موجات الأشعة تحت الحمراء لتسخين الطعام وإنتاج أجهزة التحكم عن بعد في التلفزيون وكابلات الألياف الضوئية وكاميرات التصوير الحراري والتطبيقات الطبية وما إلى ذلك.

ما هو مستشعر الأشعة تحت الحمراء؟

مستشعر الأشعة تحت الحمراء أو مستشعر الأشعة تحت الحمراء عبارة عن أداة تكتشف وتحلل موجات الأشعة تحت الحمراء. يمكن أن تكون مستشعرات الأشعة تحت الحمراء من نوعين: مستشعرات الأشعة تحت الحمراء الحرارية ومستشعرات الأشعة تحت الحمراء الكهروضوئية. تكتشف مستشعرات الأشعة تحت الحمراء الكهروضوئية طاقة الضوء الساقط ثم تحولها (على شكل موجات الأشعة تحت الحمراء) إلى إشارة كهربائية (إلكترونات). يمكن لمستشعر الأشعة تحت الحمراء الكهروضوئي أن ينتج إشارات خرج كهربائية تمتلك طاقة تتوافق مع المدخلات أو طاقة الضوء الساقط. تستشعر أجهزة الكشف عن الأشعة تحت الحمراء الحرارية وتحلل إشعاعات الأشعة تحت الحمراء بناءً على عدة ظواهر تعتمد على درجة الحرارة. عادة ، تختلف مستشعرات الأشعة تحت الحمراء الحرارية مقاومة الخرج بناءً على التغيرات في درجات الحرارة الناتجة عن إشعاعات الأشعة تحت الحمراء. تستخدم كاشفات الأشعة تحت الحمراء في الأشعة تحت الحمراء الطيف, مقياس ضغط الدم, ميكروبولومتر,  الحرارية, المزدوجات الحرارية، الخ.

جهاز استشعار الأشعة تحت الحمراء
النموذج الأولي لكاشف الأشعة تحت الحمراء عالي السرعة. مصدر الصورة: ESO ، RAPID كاشف عالي السرعة بالأشعة تحت الحمراءCC BY 4.0

مستشعرات الأشعة تحت الحمراء الحرارية مقابل مستشعرات الأشعة تحت الحمراء الكهروضوئية:

كاشفات الأشعة تحت الحمراء الحراريةكاشفات الأشعة تحت الحمراء الكهروضوئية
تكتشف مستشعرات الأشعة تحت الحمراء الحرارية وتحلل إشعاعات الأشعة تحت الحمراء بناءً على عدة ظواهر تعتمد على درجة الحرارة.تكتشف مستشعرات الأشعة تحت الحمراء الكهروضوئية طاقة الضوء الساقط ثم تحولها (على شكل موجات الأشعة تحت الحمراء) إلى إشارة كهربائية (إلكترونات).
يقوم كاشف الأشعة تحت الحمراء الحرارية بتغيير مقاومة الإخراج / الجهد بناءً على التغيرات في درجات الحرارة الناتجة عن إشعاعات الأشعة تحت الحمراء.يولد مستشعر الأشعة تحت الحمراء الكهروضوئي إشارة خرج كهربائية بها طاقة تقابل طاقة ضوء الإدخال.
حساسية أجهزة الكشف الحرارية أقل.حساسية أجهزة الكشف الضوئية أعلى.
يتمتع مستشعر الأشعة تحت الحمراء الكهروضوئي بوقت استجابة أسرع.تتمتع مستشعرات الأشعة تحت الحمراء الكهروضوئية بوقت استجابة أعلى.
لا يحتاج مستشعر الأشعة تحت الحمراء الكهروضوئي إلى التبريد.يحتاج مستشعر الأشعة تحت الحمراء الكهروضوئي إلى التبريد.

ما هي أجهزة استشعار اللهب بالأشعة تحت الحمراء؟

مستشعرات لهب الأشعة تحت الحمراء قادرة على استشعار وتحليل النطاق الطيفي للأشعة تحت الحمراء لاكتشاف أنماط معينة موجودة في الغاز الساخن ويتم التقاط هذه الأنماط بمساعدة كاميرات التصوير الحراري أو التصوير الحراري. تستخدم كاشفات اللهب القريبة من الأشعة تحت الحمراء ميزات التعرف على اللهب الموجودة في جهاز CCD. يمكن أن تتأثر مستشعرات الأشعة تحت الحمراء بشكل كبير ببخار الماء لأن الماء يمكن أن يمتص معظم الإشعاع الساقط. هذا يجعل مستشعرات الأشعة تحت الحمراء غير مناسبة للبيئة الخارجية.

يمكن استخدام كاشف اللهب IR3 لمقارنة أنماط الإشعاع بين 3 نطاقات طيفية مختلفة للأشعة تحت الحمراء ونسبة نطاق الإشعاع لكل منهما. عادة ، تتم برمجة هذه المستشعرات للكشف عن نطاق إشعاع واحد في نطاق 4.4 ميكرومتر والنطاقين الآخرين في النطاق التاليين وسابقين لطيف 4.4 ميكرومتر. يسمح هذا الاكتشاف المحدد النطاق للمستشعر بالتمييز بين اللهب الفعلي والإشعاع غير اللهب الذي أثر على الإخراج. يتيح تجاهل إشعاعات الخلفية لأجهزة الكشف تقديم نتيجة أكثر دقة وخالية من الأخطاء.

الصورة الحرارية للهب.
مصدر الصورة: هيوز كريبينAllumette img ptCC BY-SA 3.0

ما هو تطبيق مجسات الأشعة تحت الحمراء في التصوير الحراري?

تم تصميم مستشعرات الأشعة تحت الحمراء الحرارية خصيصًا لاكتشاف إشعاعات الأشعة تحت الحمراء وتشكيل الصور وتعتمد هذه الصور على الطاقة الحرارية التي يشعها ذلك الكائن المحدد وتباين درجة الحرارة بين الكائنات في البيئة الأمامية والخلفية وتخدم هذه الأدوات مجموعة واسعة من التطبيقات في مختلف المجالات. تُعرف عملية تحليل بيانات التصوير الحراري بالتصوير الحراري. لمعرفة المزيد عن هذا انقر هنا.

نظارات الرؤية الليلية التي يستخدمها الجيوش مصدر الصورة: AlexPlank at ويكيبيديا الإنجليزيةبالانقياديه، تم تمييزه كملك عام ، مزيد من التفاصيل حول ويكيميديا ​​كومنز

ما هي المواد المستخدمة في مجسات الأشعة تحت الحمراء?

يمكن أن تتكون مستشعرات الأشعة تحت الحمراء من مواد مختلفة بناءً على متطلبات شكل المعلومات التي يجب أن توفرها. بعض المواد المستخدمة بشكل شائع في أجهزة كشف الأشعة تحت الحمراء هي:

  • الزئبق الكادميوم تيلورايد (المعروف باسم MCT ، HgCdTe)
  • كبريتيد الرصاص (II) (PbS)
  • أنتيمونيد الإنديوم (InSb)
  • زرنيخيد الغاليوم الإنديوم
  • زرنيخيد الإنديوم
  • تانتالات الليثيوم (LiTaO3)
  • سيلينيد الرصاص
  • الكاشف الضوئي بالأشعة تحت الحمراء للبئر الكمي (QWIP)
  • كبريتات تريجليسين (TGS)
  • سيليسيت البلاتين (PtSi)

ما نوع الدوائر المستخدمة في أجهزة كشف الأشعة تحت الحمراء؟

كاشفات الأشعة تحت الحمراء متوافقة بشكل عام مع أ دائرة متكاملة قراءات (ROIC) والذي سيجمع أولاً تيارات الصورة من البكسل ثم يوجه هذه الإشارة المعالجة إلى o / p للملاحظات. ينقل ROIC بيانات البكسل خارج IC بمساعدة مخرجات تناظرية عالية السرعة.

هناك نوعان من الدوائر المتكاملة المقروءة.

  1. قراءات البكسل الرقمي دارة متكاملة (DPROIC).
  2. قراءات رقمية دارة متكاملة (درويك).
مخطط كتلة الدائرة المتكاملة لقراءة البكسل الرقمي (DPROIC). مصدر الصورة: رباناتينقراءات البكسل الرقمي دارة متكاملةCC BY-SA 4.0
مخطط كتلة الدائرة المتكاملة للقراءة الرقمية (DROIC) مصدر الصورة: رباناتينقراءات رقمية دارة متكاملةCC BY-SA 4.0

لمعرفة المزيد عن أجهزة استشعار الضوء قم بزيارة https://lambdageeks.com/light-sensors/

اترك تعليق

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول المشار إليها إلزامية *

انتقل إلى الأعلى