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紅外技術不僅應用于日常生活,也應用于工業中,具有不同的用途。例如,電視使用紅外傳感器來理解從遙控器發送的信號。紅外傳感器的主要優點是功耗低、設計簡單且功能方便。人眼無法察覺紅外信號。電磁波譜中的紅外輻射存在于可見光和微波區域。通常,這些波的波長范圍為 0.7 μm 5 至 1000 μm。紅外光譜可分為近紅外、中紅外和遠紅外三個區域。近紅外區的波長范圍為0.75 – 3μm,中紅外區的波長范圍為3至6μm,遠紅外區的紅外輻射波長高于6μm。
紅外探測器是帶有光電管的小型微芯片,可調諧以偵聽紅外光。它們幾乎總是用于遠程控制檢測 - 每臺電視和 DVD 播放器的前面都有一個用于監聽來自答題器的紅外信號。遙控器內部有一個匹配的紅外 LED,它會發出紅外脈沖來告訴電視打開、關閉或更改頻道。人眼看不到紅外光,這意味著測試設置需要更多的工作。與CdS 光電池之間有一些區別:紅外探測器專門過濾了紅外光,它們不擅長檢測可見光。另一方面,光電管擅長檢測黃/綠可見光,不擅長檢測紅外光。
紅外發光二極管 (IR LED) 是一種固態發光 (SSL) 器件,可產生紅外波段或電磁輻射光譜范圍內的光。紅外 LED 可以經濟高效地產生紅外光,即 700 nm 至 1mm 范圍內的電磁輻射。各種IR LED可以產生不同波長的紅外光,就像不同的LED產生不同顏色的光一樣。IR LED 在許多類型的電子產品中也很有用,例如電視遙控器和許多其他電子產品。它們甚至用于相機;這些紅外攝像機像聚光燈一樣使用紅外 LED,同時肉眼看不見。對 IR LED 的需求源于其多功能性。例如,IR LED 與多種不同類型的傳感器結合使用,通常用于機器對機器環境和發射物聯網 (IoT) 應用。
光檢測器是電流電壓轉換器。FET 輸入運算放大器可防止光電二極管加載,并且輸出端的電壓與光電二極管中的電流成正比。只要光電二極管對光的響應是線性的,輸出電壓就與落在光電二極管上的光成正比。光電二極管由一個在反向偏壓下工作的有源pn 結組成。當光照射到結處時,會流過與照度成正比的反向電流。對光的線性響應使其成為某些應用中有用的光電探測器的元件。
?當暴露在光下時,光電二極管會產生與光強度成正比的電流。這種光產生的電流與普通二極管或 LED 中的電流方向相反。隨著更多光子撞擊光電二極管,電流增加,導致二極管兩端產生電壓。隨著二極管兩端電壓的增加,線性度降低。 除了發光之外,LED 還可用作光電二極管光傳感器/檢測器。此功能可用于多種應用,包括環境光水平傳感器和雙向通信。作為光電二極管,LED 對等于或短于其發射的主波長的波長敏感。綠色 LED 對藍光和某些綠光敏感,但對黃光或紅光不敏感。
光電二極管與 LED 完全相反。光電二極管不發射光,而是吸收光并產生電流。如果向光電二極管施加電壓,則電流可以增加,這是一個稱為偏置的過程。從技術上講,光電二極管是反向偏置的,這意味著電壓通過光電二極管從陰極傳輸到陽極,這與 LED 的方向相反。同樣,產生的電流稱為反向電流,產生的電流量取決于光的亮度。光電二極管非常有用,因為它與一些其他組件一起可以充當光敏開關,可以打開或關閉電路的一部分。
紅外接收頭是一種測量和檢測周圍環境中紅外輻射的電子設備。紅外輻射是由一位名叫威廉·赫歇爾的天文學家在1800年偶然發現的。在測量每種顏色的光(由棱鏡分隔)的溫度時,他注意到紅光之外的溫度最高。紅外線對人眼來說是不可見的,因為它的波長比可見光長(盡管它仍然處于相同的電磁頻譜上)。任何散發熱量的物體(所有溫度高于五開氏度的物體)都會發出紅外線輻射。
IR 發射器由發射 IR(紅外線)輻射的 LED 組成。該輻射由光電二極管接收,光電二極管充當接收端的 IR 接收器。由于紅外輻射是人眼看不見的,因此非常適合用于無線通信。電子遙控裝置主要由紅外發射器和接收器組成。遙控器會發出不可見光的閃光,該閃光會轉化為指令并由接收器模塊接收。
紅外 (IR) 光譜是最常見和廣泛使用的光譜技術之一。紅外區的吸收基團在一定波長范圍內有吸收。與紫外和可見光區域的吸收峰相比,該區域內的吸收峰通常更尖銳。通過這種方式,紅外光譜對于樣品內官能團的測定非常敏感,因為不同的官能團吸收不同特定頻率的紅外輻射。此外,每個分子都有一個通常稱為指紋的特征光譜。可以通過將其吸收峰與光譜數據庫進行比較來識別分子。紅外光譜在多種物質(包括有機和無機化合物)的鑒定和結構分析中非常有用。
在此項目中,我們展示了如何使用紅外 (IR) 光電晶體管構建簡單的紅外 (IR) 接收器電路。這是一個可以接收和檢測紅外光的紅外 (IR) 光電晶體管是一種只能通過紅外光觸發的晶體管。光電晶體管的工作原理是它有兩個端子:發射極和集電極。它沒有與其底座的端子連接。底座簡單地由紅外光敏材料制成。在常規晶體管中,需要向基極施加電流或電壓才能使晶體管導通和導通。對于紅外光電晶體管,只有紅外光才能使晶體管打開。沒有紅外線,晶體管將不會打開。
對于光學傳感和光通信,光電光學技術用于近紅外區域,因為當作為信號源實現時,光不像射頻那么復雜。光無線通信是通過短距離應用的紅外數據傳輸來完成的。紅外傳感器發射和/或檢測紅外輻射以感測其周圍環境。任何紅外傳感器的工作都遵循三個定律:普朗克輻射定律、斯蒂芬-玻爾茲曼定律和維恩位移定律。普朗克定律指出“每個物體都會在不等于 0 0 K 的溫度下發射輻射”。斯蒂芬-玻爾茲曼定律指出“在所有波長下,黑體發射的總能量與絕對溫度的四次方成正比”。根據維恩位移定律,“不同溫度下黑體的輻射曲線將在與溫度成反比的波長處達到峰值”。
? 發出紅外光,意味著它發出紅外頻率范圍內的光。我們無法通過眼睛看到紅外線,人眼看不見它們。紅外線的波長(700nm – 1mm)剛好超出正常可見光。所有產生熱量的物體都會像我們的人體一樣發射紅外線。紅外線與可見光具有相同的特性,如它可以像可見光一樣聚焦、反射和偏振。除了發射不可見的紅外光外,IR LED 看起來像普通 LED,工作起來也像普通 LED,這意味著它消耗 20mA 電流和 3V 功率。IR LED 的發光角度約為。20-60 度,范圍約。幾厘米到幾英尺,這取決于紅外發射器的類型和制造商。有些發射機的范圍以公里為單位。
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