Source : Ulink Media
À l'ère post-épidémique, les capteurs infrarouges sont devenus indispensables au quotidien. Lors de nos déplacements, nous devons mesurer notre température à maintes reprises avant d'arriver à destination. La mesure de la température grâce à un grand nombre de capteurs infrarouges joue en effet de nombreux rôles importants. Examinons maintenant de plus près le capteur infrarouge.
Introduction aux capteurs infrarouges
Toute température supérieure au zéro absolu (-273 °C) émet en permanence de l'énergie infrarouge dans l'espace environnant. Un capteur infrarouge est capable de détecter l'énergie infrarouge de l'objet et de la convertir en composants électriques. Il se compose d'un système optique, d'un élément de détection et d'un circuit de conversion.
Les systèmes optiques peuvent être divisés en deux types : transmission et réflexion, selon leur structure. La transmission nécessite deux composants : l'un transmettant l'infrarouge et l'autre le recevant. Le réflecteur, quant à lui, n'a besoin que d'un seul capteur pour collecter les informations souhaitées.
Selon leur principe de fonctionnement, les éléments de détection peuvent être divisés en éléments de détection thermique et éléments de détection photoélectrique. Les thermistances sont les plus utilisées. Lorsqu'elles sont exposées à un rayonnement infrarouge, leur température augmente et leur résistance varie (plus ou moins, car les thermistances peuvent être classées en thermistances à coefficient de température positif et à coefficient de température négatif). Ce changement peut être converti en signal électrique via le circuit de conversion. Les éléments de détection photoélectriques sont couramment utilisés comme éléments photosensibles, généralement constitués de sulfure de plomb, de séléniure de plomb, d'arséniure d'indium, d'arséniure d'antimoine, d'alliage ternaire de tellurure de mercure et de cadmium, ainsi que de matériaux dopés au germanium et au silicium.
Selon les différents circuits de traitement et de conversion du signal, les capteurs infrarouges peuvent être classés en deux catégories : analogique et numérique. Le circuit de traitement du signal d'un capteur infrarouge pyroélectrique analogique est un tube à effet de champ, tandis que celui d'un capteur infrarouge pyroélectrique numérique est une puce numérique.
De nombreuses fonctions des capteurs infrarouges sont réalisées grâce à différentes permutations et combinaisons de trois composants sensibles : le système optique, l'élément de détection et le circuit de conversion. Examinons d'autres domaines où les capteurs infrarouges ont fait la différence.
Application du capteur infrarouge
1. Détection de gaz
Le principe optique infrarouge du capteur de gaz est un type basé sur les caractéristiques d'absorption sélective spectrale proche infrarouge de différentes molécules de gaz, l'utilisation de la concentration de gaz et de la relation de force d'absorption (loi de Lambert-Bill Lambert Beer) pour identifier et déterminer la concentration du composant gazeux du dispositif de détection de gaz.
Des capteurs infrarouges peuvent être utilisés pour obtenir la carte d'analyse infrarouge illustrée dans la figure ci-dessus. Des molécules composées de différents atomes subissent une absorption infrarouge sous l'effet d'une lumière infrarouge de même fréquence, ce qui entraîne des variations d'intensité de cette lumière. Les différents pics d'onde permettent de déterminer les types de gaz contenus dans le mélange.
Selon la position d'un pic d'absorption infrarouge, seuls les groupes présents dans la molécule de gaz peuvent être déterminés. Pour déterminer précisément le type de gaz, il faut examiner la position de tous les pics d'absorption dans l'infrarouge moyen, c'est-à-dire l'empreinte d'absorption infrarouge du gaz. Le spectre infrarouge permet d'analyser rapidement la composition de chaque gaz du mélange.
Les capteurs de gaz infrarouges sont largement utilisés dans les secteurs de la pétrochimie, de la métallurgie, de l'exploitation minière, de la surveillance de la pollution atmosphérique et de la détection liée à la neutralisation des émissions de carbone, de l'agriculture et d'autres industries. Actuellement, les lasers infrarouges moyens sont coûteux. Je suis convaincu qu'à l'avenir, avec l'utilisation croissante de capteurs infrarouges pour la détection de gaz, ces capteurs deviendront plus performants et moins chers.
2. Mesure de distance infrarouge
Le capteur de télémétrie infrarouge est une sorte de dispositif de détection, qui utilise l'infrarouge comme moyen de mesure, une large plage de mesure, un temps de réponse court, principalement utilisé dans la science et la technologie modernes, la défense nationale et les domaines industriels et agricoles.
Le capteur de télémétrie infrarouge est équipé d'une paire de diodes émettrices et réceptrices de signaux infrarouges. Il émet un faisceau de lumière infrarouge, qui se réfléchit après irradiation sur l'objet, puis se réfléchit vers le capteur après réception du signal. Le traitement d'image CCD permet ensuite de recevoir et d'émettre les données de différence de temps. La distance de l'objet est calculée après traitement par le processeur de signal. Ce capteur peut être utilisé non seulement sur des surfaces naturelles, mais aussi sur des panneaux réfléchissants. Mesure de distance, réponse haute fréquence, adapté aux environnements industriels difficiles.
3. La transmission infrarouge
La transmission de données par capteurs infrarouges est également largement utilisée. La télécommande du téléviseur utilise des signaux infrarouges pour le contrôler à distance. Les téléphones portables peuvent transmettre des données par infrarouge. Ces applications existent depuis le développement de la technologie infrarouge.
4. Image thermique infrarouge
La caméra thermique est un capteur passif capable de capturer le rayonnement infrarouge émis par tout objet dont la température est supérieure au zéro absolu. Initialement conçue comme un outil de surveillance militaire et de vision nocturne, la caméra thermique s'est généralisée, son prix ayant chuté, élargissant ainsi considérablement son champ d'application. Ses applications incluent les applications animales, agricoles, de construction, de détection de gaz, industrielles et militaires, ainsi que la détection, le suivi et l'identification des personnes. Ces dernières années, l'imagerie thermique infrarouge a été utilisée dans de nombreux lieux publics pour mesurer rapidement la température des produits.
5. Induction infrarouge
L'interrupteur à induction infrarouge est un interrupteur de commande automatique basé sur la technologie d'induction infrarouge. Il assure sa fonction de commande automatique en détectant la chaleur infrarouge émise par l'extérieur. Il permet d'ouvrir rapidement des lampes, des portes automatiques, des alarmes antivol et d'autres équipements électriques.
Grâce à la lentille de Fresnel du capteur infrarouge, la lumière infrarouge diffusée par le corps humain peut être détectée par l'interrupteur, permettant ainsi diverses fonctions de commande automatique, comme l'allumage de la lumière. Ces dernières années, avec la popularité de la maison connectée, la détection infrarouge a également été utilisée dans les poubelles et toilettes connectées, les interrupteurs intelligents, les portes à induction et autres produits connectés. La détection infrarouge ne se limite pas à la détection des personnes : elle est constamment améliorée pour offrir de nouvelles fonctionnalités.
Conclusion
Ces dernières années, le secteur de l'Internet des objets (IoT) s'est développé rapidement et offre de vastes perspectives de marché. Dans ce contexte, le marché des capteurs infrarouges a également poursuivi sa croissance. Par conséquent, le marché chinois des détecteurs infrarouges continue de croître. Selon les données, en 2019, le marché chinois des détecteurs infrarouges atteignait près de 400 millions de yuans, et en 2020, il atteindra près de 500 millions de yuans. Compte tenu de la demande croissante de mesures de température infrarouges liées aux épidémies et de la neutralisation du carbone pour la détection de gaz infrarouge, le marché des capteurs infrarouges devrait connaître une croissance considérable à l'avenir.
Date de publication : 16 mai 2022