출처: Ulink Media
전염병 이후 시대에 우리는 적외선 센서가 매일 필수적이라고 생각합니다. 출퇴근하는 동안 목적지에 도착하기 전에 온도 측정을 반복해야 합니다. 실제로 많은 수의 적외선 센서를 활용한 온도 측정은 여러 가지 중요한 역할을 합니다. 다음으로 적외선 센서에 대해 자세히 살펴보겠습니다.
적외선 센서 소개
절대 영도(-273°C) 이상의 온도는 주변 공간으로 끊임없이 적외선 에너지를 방출합니다. 적외선 센서는 물체의 적외선 에너지를 감지하여 전기 부품으로 변환합니다. 적외선 센서는 광학 시스템, 감지 소자, 그리고 변환 회로로 구성됩니다.
광학 시스템은 구조에 따라 투과형과 반사형으로 구분할 수 있습니다. 투과형은 적외선을 투과하는 부품과 적외선을 수신하는 부품 두 가지가 필요합니다. 반면, 반사형은 원하는 정보를 수집하기 위해 하나의 센서만 필요합니다.
검출 소자는 작동 원리에 따라 열 검출 소자와 광전 검출 소자로 구분할 수 있습니다. 서미스터는 가장 널리 사용되는 서미스터입니다. 서미스터에 적외선을 조사하면 온도가 상승하고 저항이 변합니다. 서미스터는 정온도계수 서미스터와 부온도계수 서미스터로 구분할 수 있으므로 이 변화는 더 크거나 작을 수 있습니다. 이 변화는 변환 회로를 통해 전기 신호로 변환될 수 있습니다. 광전 검출 소자는 일반적으로 감광 소자로 사용되며, 일반적으로 황화납, 셀렌화납, 비소화인듐, 비소화안티몬, 수은-카드뮴-텔루르화 3원 합금, 게르마늄, 실리콘 도핑 재료로 만들어집니다.
적외선 센서는 신호 처리 및 변환 회로의 종류에 따라 아날로그 방식과 디지털 방식으로 구분할 수 있습니다. 아날로그 초전형 적외선 센서의 신호 처리 회로는 전계 효과관(field effect tube)을 사용하는 반면, 디지털 초전형 적외선 센서의 신호 처리 회로는 디지털 칩을 사용합니다.
적외선 센서의 다양한 기능은 광학 시스템, 감지 소자, 그리고 변환 회로라는 세 가지 민감한 구성 요소의 다양한 조합과 순열을 통해 구현됩니다. 적외선 센서가 변화를 가져온 다른 영역들을 살펴보겠습니다.
적외선 센서의 적용
1. 가스 감지
가스 센서의 적외선 광학 원리는 다양한 가스 분자의 근적외선 스펙트럼 선택 흡수 특성을 기반으로 한 것으로, 가스 농도와 흡수 강도 관계(램버트-빌 램버트 비어 법칙)를 사용하여 가스 성분의 농도를 식별하고 결정하는 가스 감지 장치입니다.
적외선 센서를 사용하면 위 그림과 같이 적외선 분석 맵을 얻을 수 있습니다. 서로 다른 원자로 구성된 분자는 동일한 주파수의 적외선을 조사하면 적외선 흡수를 겪게 되며, 이로 인해 적외선 강도가 변합니다. 파장의 피크 차이에 따라 혼합물에 포함된 기체의 종류를 판별할 수 있습니다.
단일 적외선 흡수 피크의 위치에 따라 기체 분자 내에 어떤 그룹이 존재하는지 알 수 있습니다. 기체의 종류를 정확하게 결정하려면 기체의 중적외선 영역에 있는 모든 흡수 피크의 위치, 즉 기체의 적외선 흡수 지문을 살펴봐야 합니다. 적외선 스펙트럼을 이용하면 혼합물 내 각 기체의 함량을 빠르게 분석할 수 있습니다.
적외선 가스 센서는 석유화학, 야금 산업, 작업 환경 광산, 대기 오염 모니터링 및 탄소 중화 관련 감지, 농업 및 기타 산업에서 널리 사용됩니다. 현재 중적외선 레이저는 가격이 높습니다. 앞으로 많은 산업에서 적외선 센서를 사용하여 가스를 감지하게 되면 적외선 가스 센서가 더욱 우수하고 저렴해질 것으로 예상합니다.
2. 적외선 거리 측정기
적외선 거리 측정 센서는 감지 장치의 일종으로, 적외선을 측정 시스템의 매개체로 사용하여 측정 범위가 넓고 응답 시간이 짧습니다. 주로 현대 과학기술, 국방, 공업 및 농업 분야에서 사용됩니다.
적외선 거리 센서는 한 쌍의 적외선 신호 송수신 다이오드로 구성되어 있습니다. 적외선 거리 센서는 적외선 빔을 방출합니다. 물체에 조사된 후 반사 과정을 거치고, 신호를 수신한 후 센서에 반사됩니다. CCD 이미지 처리를 통해 시간 차이 데이터를 수신합니다. 물체까지의 거리는 신호 처리기를 통해 계산됩니다. 이 센서는 자연 표면뿐만 아니라 반사 패널에도 사용할 수 있습니다. 거리 측정, 고주파 응답, 열악한 산업 환경에 적합합니다.
3. 적외선 투과
적외선 센서를 이용한 데이터 전송 또한 널리 사용됩니다. TV 리모컨은 적외선 전송 신호를 사용하여 TV를 원격으로 제어합니다. 휴대폰은 적외선 전송을 통해 데이터를 전송할 수 있습니다. 이러한 애플리케이션은 적외선 기술이 처음 개발된 이래로 존재해 왔습니다.
4. 적외선 열화상
열화상 카메라는 절대 영도보다 높은 온도를 가진 모든 물체에서 방출되는 적외선을 포착할 수 있는 수동 센서입니다. 열화상 카메라는 원래 군사용 감시 및 야간 투시 장비로 개발되었지만, 널리 사용되면서 가격이 하락하여 응용 분야가 크게 확대되었습니다. 열화상 카메라는 동물, 농업, 건축, 가스 감지, 산업 및 군사 분야뿐만 아니라 사람 감지, 추적 및 식별에도 사용됩니다. 최근 몇 년 동안 적외선 열화상 카메라는 여러 공공장소에서 제품의 온도를 빠르게 측정하는 데 사용되고 있습니다.
5. 적외선 유도
적외선 유도 스위치는 적외선 유도 기술을 기반으로 한 자동 제어 스위치입니다. 외부에서 방출되는 적외선 열을 감지하여 자동 제어 기능을 구현합니다. 램프, 자동문, 도난 방지 경보기 및 기타 전기 장비를 빠르게 열 수 있습니다.
적외선 센서의 프레넬 렌즈를 통해 인체에서 방출되는 산란된 적외선을 스위치가 감지하여 조명 켜기와 같은 다양한 자동 제어 기능을 구현할 수 있습니다. 최근 스마트 홈의 대중화와 함께 적외선 감지 기술은 스마트 쓰레기통, 스마트 변기, 스마트 제스처 스위치, 유도문 등 다양한 스마트 제품에도 활용되고 있습니다. 적외선 감지는 단순히 사람을 감지하는 데 그치지 않고, 더 많은 기능을 제공하기 위해 끊임없이 발전하고 있습니다.
결론
최근 몇 년간 사물 인터넷 산업은 빠르게 발전하며 넓은 시장 전망을 가지고 있습니다. 이러한 맥락에서 적외선 센서 시장 또한 지속적으로 성장하고 있습니다. 따라서 중국의 적외선 감지기 시장 규모는 지속적으로 성장하고 있습니다. 데이터에 따르면 2019년 중국 적외선 감지기 시장 규모는 약 4억 위안에 달했으며, 2020년에는 약 5억 위안으로 성장할 것으로 예상됩니다. 전염병 관련 적외선 온도 측정 및 적외선 가스 감지를 위한 탄소 중화 수요와 맞물려 향후 적외선 센서 시장 규모는 크게 성장할 것으로 예상됩니다.
게시 시간: 2022년 5월 16일