一種典型的光學(xué)式結(jié)冰傳感器為光纖式結(jié)冰傳感器,是用兩根同心結(jié)構(gòu)的光纖,中心圓形為發(fā)射光纖,可以發(fā)出紅外光;外圍圓環(huán)形為接收光纖,可以接受和檢測散射和反射回來的紅外光。
美國NASA曾提出過一種微加工工藝制作的電容式結(jié)冰傳感器,敏感結(jié)構(gòu)是一個7微米厚度薄膜,整個薄膜為擴(kuò)散硅層,作為電容的公共電極。用靜電鍵合工藝將薄膜和一個有HF腐蝕的凹槽的pyrex玻璃鍵合到一起,將凹槽封閉為電容間隙。凹槽里有兩個同心的方形電極,中心正方形的為驅(qū)動電極,外圍回字形的為檢測電極。驅(qū)動電極和公共電極之間加靜電,平膜變形。檢測電極和公共電極之間的電容稱為檢測電容。平膜上有結(jié)冰時,結(jié)冰增大了平膜剛度,使平膜變形量減小,檢測電容兩電極之間的距離增大,檢測電容減小。通過檢測電容的減小量來確定結(jié)冰厚度。
紅外線傳感器常用于無接觸溫度測量,氣體成分分析和無損探傷,在醫(yī)學(xué)、軍事、空間技術(shù)和環(huán)境工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。例如采用紅外線傳感器遠(yuǎn)距離測量人體表面溫度的熱像圖,可以發(fā)現(xiàn)溫度異常的部位。
紅外線傳感器特別是利用遠(yuǎn)紅外線范圍的感度做為人體檢出用,紅外線的波長比可見光長而比電波短。紅外線讓人覺得只由熱的物體放射出來,可是事實上不是如此,凡是存在于自然界的物體,如人類、火、冰等等全部都會射出紅外線,只是其波長因其物體的溫度而有差異而已。人體的體溫約為36~37°C,所放射出峰值為9~10μm的遠(yuǎn)紅外線,另外加熱至400~700°C的物體,可放射出峰值為3~5μm 的中間紅外線。
該報警器能探測人體發(fā)出的紅外線,當(dāng)人進(jìn)入報警器的監(jiān)視區(qū)域內(nèi),即可發(fā)出報警聲,適用于家庭、辦公室、倉庫、實驗室等比較重要場合防盜報警。裝置電路原理見圖1。由紅外線傳感器、信號放大電路、電壓比較器、延時電路和音響報警電路等組成。紅外線探測傳感器IC1探測到前方人體輻射出的紅外線信號時,由IC1的②腳輸出微弱的電信號,經(jīng)三極管VT1等組成級放大電路放大,再通過C2輸入到運算放大器IC2中進(jìn)行高增益、低噪聲放大,此時由IC2①腳輸出的信號已足夠強(qiáng)。IC3作電壓比較器,它的第⑤腳由R10、VD1提供基準(zhǔn)電壓,當(dāng)IC2①腳輸出的信號電壓到達(dá)IC3的⑥腳時,兩個輸入端的電壓進(jìn)行比較,此時IC3的⑦腳由原來的高電平變?yōu)榈碗娖?。IC4為報警延時電路,R14和C6組成延時電路,其時間約為1分鐘。當(dāng)IC3的⑦腳變?yōu)榈碗娖綍r,C6通過VD2放電,此時IC4的②腳變?yōu)榈碗娖?,它與IC4的③腳基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較,當(dāng)它低于其基準(zhǔn)電壓時,IC4的①腳變?yōu)楦唠娖?,VT2導(dǎo)通,訊響器BL通電發(fā)出報警聲。人體的紅外線信號消失后,IC3的⑦腳又恢復(fù)高電平輸出,此時VD2截止。由于C6兩端的電壓不能突變,故通過R14向C6緩慢充電,當(dāng)C6兩端的電壓其基準(zhǔn)電壓時,IC4的①腳才變?yōu)榈碗娖?,時間約為1分鐘,即持續(xù)1分鐘報警。
紅外傳感器是紅外探測系統(tǒng)中很重要的部件,但它很嬌氣,使用中如果不注意就有可能導(dǎo)致紅外傳感器損壞。因此,紅外傳感器在使用中應(yīng)注意以下幾點:
(1)注意了解紅外傳感器的性能指標(biāo)和應(yīng)用范圍,掌握它的使用條件。
(2)關(guān)注傳感器的工作溫度,一般要選擇能在室溫下工作的紅外傳感器,便于維護(hù)。
(3)適當(dāng)調(diào)整紅外傳感器的工作點。一般情況下,傳感器有一個佳工作點。只有工作在佳工作點時,紅外傳感器的信噪比大。
(4)選用適當(dāng)前置放大器與紅外傳感器配合,以獲取佳探測效果。
(5)調(diào)制頻率與紅外傳感器的頻率響應(yīng)相匹配。
(6)傳感器的光學(xué)部分不能用手摸,擦,防止損傷與沾污。
(7)傳感器存放時注意防潮,防振,防腐。