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红外传感器的工作原理

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红外传感器的工作原理主要基于物体发出的红外辐射(热辐射)。其核心是通过检测特定波长的红外线变化,将其转换为电信号进行处理。具体可分为两种主要类型:


1. 主动式红外传感器

  • 工作方式
    主动发射红外光束(通常由红外LED发出),并接收反射回来的红外信号。
  • 检测原理
    发射器发出红外线,若接收器检测到反射光,说明前方有物体;若接收器未收到反射光(如物体吸收或阻断光线),则判定无物体。
  • 典型应用
    自动门感应、物体计数、安防报警(如红外对射栅栏)。

2. 被动式红外传感器(PIR)

  • 工作方式
    不主动发射红外线,而是被动接收物体自然发出的红外辐射。
  • 核心元件
    热释电材料(如锆钛酸铅),对温度变化敏感。
  • 检测原理
    1. 红外辐射聚焦:物体(如人体)体温发出的红外线(波长约 9~14 μm)通过菲涅尔透镜聚焦到传感器上。
    2. 热电转换:热释电材料感应红外辐射的强弱变化(如人体移动引起局部温度变化),产生电荷信号。
    3. 信号处理:电荷信号经放大滤波后,触发开关或报警。
  • 关键特点
    仅对动态热源敏感(如移动的人体),静态热源(如静止的暖气片)不会触发。
  • 典型应用
    人体感应灯、安防监控、智能家居自动化。

红外辐射的本质

所有温度高于绝对零度(-273℃)的物体都会自发辐射红外线,辐射强度与物体温度相关(维恩位移定律)。传感器通过识别红外波长(如人体约 10 μm)和强度变化实现检测。


常见应用场景

  • 工业:测温仪(非接触测温)、设备过热预警。
  • 安防:PIR人体探测器、红外摄像头夜视功能。
  • 消费电子:家电遥控器(编码红外信号)、手机距离感应。
  • 医疗:额温枪、血氧检测。

总结:红外传感器的核心是捕捉红外辐射能量变化,主动式依赖反射光路,被动式(PIR)依赖物体自身热辐射的动态变化,最终将红外信号转化为可处理的电信号。

红外传感器工作原理及应用

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