《传感器与检测技术》课程教学课件（PPT讲稿）第10章 光电传感器原理及应用 10.4.8 红外传感器

10.4.8红外传感器 凡是存在于自然界的物体，例如人体、火 焰甚至于冰都会放射出红外线，只是其发 射的红外线的波长不同而已。人体的温度 为36~37℃，所放射的红外线波长为9 10m(属于远红外线区)；加热到400~ 700℃的物体，其放射出的红外线波长为 3~5μm(属于中红外线区)。红外线传感 器可以检测到这些物体发射出的红外线， 用于测量、成像或控制

10.4.8 红外传感器 ⚫ 凡是存在于自然界的物体，例如人体、火 焰甚至于冰都会放射出红外线，只是其发 射的红外线的波长不同而已。人体的温度 为36～37℃，所放射的红外线波长为9～ 10μm（属于远红外线区）；加热到400～ 700℃的物体，其放射出的红外线波长为 3～5μm（属于中红外线区）。红外线传感 器可以检测到这些物体发射出的红外线， 用于测量、成像或控制。 返 回 上一页 下一页

(1)红外辐射知识 任何物体在开氏温度零度以上都能产生热辐射。温度较低时，辐射的是 不N 可见的红外光，随着遍度的升高，波长短的光始羊富起来。温度 到500C时，并始福射二部分暗红色的光。从5001560， 辐射光 高颜热温 罩典"座香嘉 双 中 合从几十徽米到0.4如m基至更短波长的连续光谱.如重 如达到5500℃时，辐射光谱的正限它超过蓝色、紫色，进 因此测量光的颜色以及辐射强度，可粗略判定物体的温 度 外辐射是比可见光波段中最长的红光的波长还要长，介于红光与无 电 微波之间的电磁波，其波长范围在710-7~1m之间。太阳光和 物外热性 热辐射都包括红外辐射，其波长范围及在电磁波谱中的位遣 幻 的最大特点就是具有光 热效应能智热量， 它是光谱中的最 ；红外光与所有电磁波一样，、具有反射、 全外光在人质虫睿体和二 折 产生衰减，红外光在金属中传播衰 红外辐射能透过大 部分 些塑料， 大部分液体对红 收韭常 体对他的吸收程度各不相同， 层对 存在不 同的吸收带。 返 回 一

（1）红外辐射知识 ⚫ 任何物体在开氏温度零度以上都能产生热辐射。温度较低时，辐射的是 不可见的红外光，随着温度的升高，波长短的光开始丰富起来。温度升 高到500℃时，开始辐射一部分暗红色的光。从500～1500℃，辐射光 颜色逐次为红色→橙色→黄色→蓝色→白色。也就是说，在1500℃时的 热辐射中已包含了从几十微米到0.4μm甚至更短波长的连续光谱。如果 温度再升高，如达到5500℃时，辐射光谱的上限已超过蓝色、紫色，进 入紫外线区域。因此测量光的颜色以及辐射强度，可粗略判定物体的温 度。 ⚫ 红外辐射是比可见光波段中最长的红光的波长还要长，介于红光与无 线电波微波之间的电磁波，其波长范围在7×10-7～1㎜之间。太阳光和 物体的热辐射都包括红外辐射，其波长范围及在电磁波谱中的位置。红 外光的最大特点就是具有光热效应，能辐射热量，它是光谱中的最大光 热效应区。红外光与所有电磁波一样，具有反射、折射、干涉、吸收等 性质。红外光在介质中传播会产生衰减，红外光在金属中传播衰减很大， 但红外辐射能透过大部分半导体和一些塑料，大部分液体对红外辐射吸 收非常大。气体对他的吸收程度各不相同，大气层对不同波长的红外光 存在不同的吸收带。 返 回 上一页 下一页

(2)红外传感器应用举伤 红外自动干手器是一个用六个反相器CD4096组成的红外控制电 路，如图10-53所示。反相器F1、F2,晶体管VT1及红外发射二极 管VL1等组成红外光脉冲信号发射电路。红外光敏二极管VD2及 后续电路组成红外光脉冲的接、放大、整形、滤波及开关电路。 当将手放在干手器的下方10~15cm处时，由红外发射二极管VL1 发射的红外光线经人手反射后被红外光敏二极管VD2接收并转换 成脉冲电压信号，经VT2、VT3放大，再经反相器F3、F4整形， 并通过VD3向C6充电变为高电平，经反相器F5变为低电平，使 VT4导通，继电器KM得电工作，触点KM1闭合接通电热风机，任 风吹向手部。与此同时，红外发射二极管VL5也点亮，作为工作 显示。为防止人手晃动偏离红外光线而使电路不能连续工作，由 VD3、R12、C6组成延时关机电路。C6通过R12放电需一段时间 ,在手晃动时仍保持高电平，使吹热风工作状态不变，延迟时间 为3s。 返 上一页 下一而

返 回 上一页 下一页 （2） 红外传感器应用举例 红外自动干手器是一个用六个反相器CD4096组成的红外控制电 路，如图10-53所示。反相器F1、F2，晶体管VT1及红外发射二极 管VL1等组成红外光脉冲信号发射电路。红外光敏二极管VD2及 后续电路组成红外光脉冲的接、放大、整形、滤波及开关电路。 当将手放在干手器的下方10～15㎝处时，由红外发射二极管VL1 发射的红外光线经人手反射后被红外光敏二极管VD2接收并转换 成脉冲电压信号，经VT2、VT3放大，再经反相器F3、F4整形， 并通过VD3向C6充电变为高电平，经反相器F5变为低电平，使 VT4导通，继电器KM得电工作，触点KM1闭合接通电热风机，任 风吹向手部。与此同时，红外发射二极管VL5也点亮，作为工作 显示。为防止人手晃动偏离红外光线而使电路不能连续工作，由 VD3、R12、C6组成延时关机电路。C6通过R12放电需一段时间 ，在手晃动时仍保持高电平，使吹热风工作状态不变，延迟时间 为3s

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图为：红外自动干手器电路