Typy infračervených zářičů. Princip činnosti infračerveného ohřívače. Jaký výkon je optimální pro IR ohřívač?
Od svého uvedení na trh si infračervená topná zařízení pomalu, ale jistě získávají stále větší oblibu. Rozsah jejich použití je poměrně široký - od běžných obytných prostor až po průmyslové budovy velká výška. Samozřejmě, že konstrukce a princip fungování infračerveného ohřívače je velmi zajímavý. Dáváme do pozornosti tento článek, kde budou podrobně rozebrány všechny otázky týkající se provozu těchto zařízení.
Infračervený ohřívač: jak to funguje?
Abychom získali představu o tom, jak fungují infračervená topná zařízení, pojďme nejprve pochopit způsoby přenosu tepelné energie v místnosti. Jsou pouze dva z nich:
- konvekce: jakýkoli předmět, jehož teplota je vyšší než okolní vzduch, si s ním přímo vyměňuje teplo. Vzduch ohřátý tímto objektem ztrácí hustotu a hmotnost, díky čemuž se řítí vzhůru, vytlačován silnějším studeným proudem. Cirkulace tak začíná v prostoru místnosti vzduchové hmoty různé teploty.
- sálavé teplo: povrch s teplotou vyšší než 60 ºС začne intenzivně vyzařovat elektromagnetické vlny v rozsahu 0,75-100 mikronů, které přenášejí Termální energie. Na tom je práce postavena. infračervené ohřívače, jehož topná tělesa takové vlny vyzařují.
Nejpohodlnější rozsah infračerveného záření pro člověka je od 5,6 do 100 mikronů, v rámci kterého pracuje většina infrazářičů. Výjimkou jsou zařízení dlouhého dosahu instalovaná na stropech průmyslových objektů. Vyzařují ve středním (2,5-5,6 µm) a krátkém (0,75-2,5 µm) rozsahu a jsou umístěny ve vzdálenosti od cíle 3-6 ma 6-12 m, v tomto pořadí. Je nepřijatelné používat takové zářiče v obytných budovách.
Když infračervené paprsky dopadají na povrchy ve viditelnosti, zvyšují jejich teplotu. Poté vstoupí v platnost princip konvekce, teplo se začne přenášet z povrchů do vzduchu v místnosti. Takové vytápění je rovnoměrnější než při provozu tradičních konvekčních systémů, což se odráží na obrázku:
Ohřívací zařízení
Před zvážením návrhu infračerveného ohřívače si všimneme, že tato zařízení se vyrábějí ve 2 typech:
elektrické: používají topná tělesa různé typy: uhlíkové spirály, trubková topná tělesa, halogenové žárovky a filmové mikatermické panely.
plyn: zde infračervené paprsky vyzařuje vyhřívaný keramický prvek.
Návrh zařízení zvážíme na příkladu stropního dlouhovlnného ohřívače napájeného ze sítě. Má to svou roli topné těleso hraje hliníková deska se zabudovaným topným tělesem speciální konstrukce. Na povrch desky je nanesen eloxovaný povlak, který zlepšuje přenos tepla povrchu. Na zadní straně je reflektor a vrstva tepelně izolační materiál. Níže uvedený diagram ukazuje konstrukci stropních ohřívačů:
1 – kovové tělo; 2 – držáky pro stropní montáž; 3 – topné těleso; 4 – sálavá deska z hliníku; 5 – vrstva tepelné izolace s reflektorem.
Ostatní elektrických zařízení infračervené vytápění s jinými typy topných těles se konstrukčně příliš neliší od zářičů závěsný typ. Jediným podstatným rozdílem mezi nimi je způsob ovládání. Nástěnné a podlahové IR zářiče mají vestavěnou řídící jednotku s termostatem a čidlem náklonu. U zařízení montovaných na strop je tato jednotka vzdálená jednotka namontovaná na stěně, může ovládat několik zařízení současně.
Je třeba říci, že princip fungování plynového infrazářiče je podobný elektrickému, pouze tepelná energie se získává různými způsoby.
V plynový spotřebič Topné těleso je keramická deska, jejíž teplota může v závislosti na nastavení dosáhnout 900 ºС. Deska je ohřívána plynovým hořákem umístěným na konci pouzdra, jak je znázorněno na obrázku:
Jaké je tajemství popularity?
Výrobci deklarují následující výhody infrazářičů:
- vysoká účinnost a hospodárnost;
- absence rotujících částí a hluku;
- vytváří se jemné teplo, které nezpůsobuje zhoršení pohody člověka;
- jednoduchá instalace a připojení.
Zpravidla jde o obecné fráze, něco podobného lze nalézt v popisech olejových radiátorů nebo nástěnných konvektorů. Neodpovídají na otázku - proč jsou zařízení pro uživatele tak atraktivní reálný život? Ukazuje se, že vše je jednoduché, provoz stropního infračerveného ohřívače, jako je nástěnný, je možný v neizolovaných budovách, v průvanu a dokonce i na ulici. Hlavní je být v dosahu infračerveného záření.
Zařízení, které vysílá infračervené vlny, vytvoří před sebou zónu příjemného tepla a zbytek místnosti nechá bez dozoru. Zahřeje se po několika hodinách od zahřátých předmětů. Faktem ale zůstává: do místnosti, kde je k vytápění potřeba 1 kW tepla, lidé instalují infrazářič o výkonu 500 W, aby se sálavé teplo rozložilo co nejširší. To vytváří iluzi dobrého topení, i když ve skutečnosti zůstává teplota v místnosti psí, fyzikální zákony nelze oklamat.
Pokud vytápění místnosti vyžaduje 1 kW tepla, pak by infračervené zářiče měly mít přesně tento výkon, pak nebudou žádné iluze, v celé místnosti se rychle vytvoří příjemná teplota.
Zařízení mají i další nevýhody. Například konstrukce infračerveného ohřívače v závěsném provedení znamená nehospodárnou spotřebu asi 10 % tepla akumulovaného pod stropem. Jedná se o konvekční přenos energie z ohřátého těla zařízení do okolního vzduchu, který zde zůstává, pod stropem. Různé předměty narušují provoz nástěnných ohřívačů dráždí uhlíkové a halogenové spotřebiče jasné světlo, a mikatermické - za vysokou cenu.
Závěr
Obecně platí, že infračervené elektrické a plynové ohřívače– výrobky jsou dokonalé a dokážou dobře vytápět soukromé domy. Hlavní věcí při nákupu není následovat vedení prodejců a vybrat si zařízení pro sebe požadovaný výkon, a pak si to doma zařídit optimálním způsobem.
Existovat různé zdroje infračervené záření. V současné době se nacházejí v domácích spotřebičích, automatizačních a bezpečnostních systémech a používají se také k sušení průmyslových produktů. Infračervené zdroje světla at správné fungování neovlivňují lidské tělo, proto jsou produkty velmi oblíbené.
Historie objevů
Po mnoho staletí vynikající mysli studovaly povahu a působení světla.
Infračervené světlo bylo objeveno na počátku 19. století výzkumem astronoma W. Herschela. Jeho podstatou bylo studium topných schopností různých solárních oblastí. Vědec k nim přinesl teploměr a sledoval nárůst teploty. Tento proces byl pozorován, když se zařízení dotklo červeného okraje. V. Herschel došel k závěru, že existuje určité záření, které nelze vidět vizuálně, ale lze jej určit pomocí teploměru.
Infračervené paprsky: aplikace
Jsou rozšířené v lidském životě a našly své uplatnění v různých oblastech:
- Válčení. Moderní rakety a hlavice, schopné samostatně zamířit na cíl, jsou vybaveny, které jsou výsledkem použití infračerveného záření.
- Termografie. Infračervené záření se používá ke studiu přehřátých nebo přechlazených oblastí. Infračervené snímky se také používají v astronomii k detekci nebeských těles.
- Život Velkou oblibu si získal provoz, který je zaměřen na vytápění interiérových předmětů a stěn. Ty pak uvolňují teplo do prostoru.
- Dálkové ovládání. Všechny stávající dálkové ovladače pro TV, pece, klimatizace atd. vybavena infračervenými paprsky.
- V medicíně se infračervené paprsky používají k léčbě a prevenci. různé nemoci.
Podívejme se, kde se tyto prvky používají.
Infračervené plynové hořáky
Infračervený hořák se používá k vytápění různých místností.
Nejprve se používal pro skleníky, garáže (tj. nebytových prostor). nicméně moderní technologie povoleno jej používat i v bytech. Lidově se takový hořák nazývá solární zařízení, protože po zapnutí se pracovní plocha zařízení podobá sluneční světlo. Postupem času byla taková zařízení nahrazena olejové ohřívače a konvektory.
Hlavní rysy
Infračervený hořák se od ostatních zařízení liší způsobem ohřevu. Přenos tepla se provádí prostředky, které nejsou pro člověka viditelné. Tato vlastnost umožňuje pronikání tepla nejen do vzduchu, ale také na vnitřní předměty, které následně také zvyšují teplotu v místnosti. Infračervený zářič nevysušuje vzduch, protože paprsky jsou primárně směrovány na vnitřní předměty a stěny. V budoucnu bude teplo přenášeno ze stěn nebo předmětů přímo do prostoru místnosti a proces nastane během několika minut.
Pozitivní stránky
Hlavní výhodou takových zařízení je rychlé a snadné vytápění místnosti. Například zahřát chladná místnost na teplotu +24ºС, bude to trvat 20 minut. Během procesu nedochází k žádnému pohybu vzduchu, což přispívá k tvorbě prachu a velkých nečistot. Proto je infračervený zářič instalován v interiéru lidmi, kteří mají alergie.
Navíc infračervené paprsky při dopadu na povrch s prachem nezpůsobí jeho spálení a v důsledku toho není cítit spálený prach. Kvalita ohřevu a životnost zařízení závisí na topném tělese. Taková zařízení používají keramický typ.
Cena
Cena takových zařízení je poměrně nízká a dostupná všem segmentům populace. Například, plynový hořák náklady od 800 rublů. Celý sporák lze zakoupit za 4 000 rublů.
Sauna
Co je infračervená kabina? Jedná se o speciální místnost, která je postavena z přírodních druhů dřeva (například cedr). Jsou v něm instalovány infračervené zářiče působící na strom.
Během zahřívání se uvolňují fytoncidy - užitečné složky, které zabraňují rozvoji nebo výskytu plísní a bakterií.
Taková infrakabina se lidově nazývá sauna. Teplota vzduchu v místnosti dosahuje 45ºС, takže je docela pohodlné být v ní. Tato teplota umožňuje rovnoměrné a hluboké prohřátí lidského těla. Teplo tedy neovlivňuje kardiovaskulární systém. Během procedury se odstraňují nahromaděné toxiny a odpad, zrychluje se metabolismus v těle (díky rychlému pohybu krve) a také se tkáně obohacují kyslíkem. Pocení však není hlavním znakem infrasauny. Je zaměřena na zlepšení pohody.
Dopad na člověka
Takové prostory mají příznivý účinek na lidské tělo. Během procedury se zahřejí všechny svaly, tkáně a kosti. Zrychlení krevního oběhu ovlivňuje metabolismus, který pomáhá nasytit svaly a tkáně kyslíkem. Infrakabina je navíc navštěvována kvůli prevenci různých nemocí. Většina lidí zanechává pouze pozitivní recenze.
Negativní účinky infračerveného záření
Zdroje infračerveného záření mohou mít nejen pozitivní účinky na tělo, ale také mu uškodit.
Při dlouhodobém vystavení paprskům se kapiláry rozšiřují, což vede k zarudnutí nebo popálení. Zdroje infračerveného záření způsobují zvláštní poškození orgánů zraku - to je tvorba šedého zákalu. V některých případech člověk zažívá záchvaty.
Krátké paprsky působí na lidské tělo a způsobují zhoršení teploty mozku o několik stupňů: ztmavnutí očí, závratě, nevolnost. Další růst teplota může vést ke vzniku meningitidy.
Ke zhoršení nebo zlepšení stavu dochází vlivem intenzity elektromagnetického pole. Vyznačuje se teplotou a vzdáleností ke zdroji sálání tepelné energie.
Dlouhé vlny infračerveného záření hrají zvláštní roli v různých životních procesech. Krátké mají větší dopad na lidský organismus.
Jak zabránit škodlivým účinkům infračervených paprsků?
Jak již bylo zmíněno dříve, krátkodobé tepelné záření má negativní vliv na lidský organismus. Podívejme se na příklady, ve kterých je IR záření nebezpečné.
Dnes mohou být zdraví škodlivé infračervené ohřívače vyzařující teploty nad 100ºС. Mezi nimi jsou následující:
- Průmyslová zařízení vyzařující zářivou energii. Aby se zabránilo negativní vliv, měl by se používat speciální oděv a tepelně ochranné prvky a preventivní akce mezi pracujícím personálem.
- Infračervené zařízení. Nejznámějším topením jsou kamna. Ten se však již dávno nepoužívá. Stále častěji v bytech, venkovské domy a dače začaly používat elektrické infračervené ohřívače. Jeho konstrukce zahrnuje topné těleso (ve formě spirály), které je chráněno speciálem tepelně izolační materiál. Takové vystavení paprskům nepoškozuje lidské tělo. Vzduch ve vyhřívané zóně není vysušen. Místnost vytopíte za 30 minut. Nejprve infračervené záření ohřívá předměty, a už je i celý byt.
Infračervené záření je široce používáno v různých oblastech, od průmyslu po medicínu.
Mělo by se s nimi však zacházet opatrně, protože paprsky mohou mít na člověka negativní vliv. Vše závisí na vlnové délce a vzdálenosti k topnému zařízení.
Zjistili jsme tedy, jaké zdroje infračerveného záření existují.
IR vlny působí blahodárně na organismus, člověk pociťuje příjemnou relaxaci a pohodlí tento typ tepelné energie je přirozenější, neboť je spojen se slunečním zářením.
V závislosti na výkonu zářiče jsou infračervené vlny schopny pronikat předměty a tkáněmi různých struktur do hloubky do 4-5 cm, ohřívat je zevnitř.
Někteří uživatelé vyjadřují své obavy o bezpečnost zařízení a porovnávají energii, kterou vyzařují, s vysokofrekvenčními mikrovlnnými vlnami mikrovlnná trouba. Nicméně, testy provedené, stejně jako praktická zkušenost použití prokázalo absolutní bezpečnost a účinnost IR zářičů a vzhledem k pokročilé automatizaci i v Nouzová situace Tato zařízení jsou bezpečnější než podobná topná zařízení. Hlavní věcí je dodržovat pravidla instalace a používání doporučená výrobcem.
Specifikace
Infračervené ohřívače mají různé technické vlastnosti . Výrobci se snaží vylepšit jak samotný zářič, tak doplňkové funkce. NA další možnosti zahrnují především aktivní bezpečnostní systémy, jako je automatické vypnutí v případě nouze, při přetížení, provozní režim v systému propojených zařízení, schopnost nebo systémy“ chytrý dům» pro vzdálené nebo zcela autonomní ovládání zařízení.
Některé modely se pyšní elegantním designem a tenkým předním panelem, který skvěle zapadne do každého interiéru.
Vestavěné infračervené ohřívače fólie
Druhy
Infračervené ohřívače jsou zastoupeny poměrně rozsáhlou skupinou produktů: od jednoduchých elektrické modely na průmyslový plyn. Podívejme se na každou skupinu zvlášť.
Elektrický
Nejčastěji se používají elektrická IR zařízení doma, jsou poměrně kompaktní, mají dlouhý výrobní zdroj a snadno se obsluhují. V závislosti na topném tělese si můžete vybrat následující typy elektrické infrazářiče:
- .
Jako topné těleso je použit nevodivý odporový kabel uzavřený v keramickém panelu, který dokonale přenáší IR vlny. Keramické spotřebiče jsou obvykle prezentovány ve formě tenkého výklopného panelu s dálkovým termostatem.
- . Jako ohřívač se používá utěsněná křemenná trubice naplněná uhlíkovými nanovlákny. Takové ohřívače jsou ekonomičtější a mají také léčivý účinek a často se používají jako terapeutické zařízení. Cena bude výrazně vyšší než u keramických panelů, ale soudě podle uživatelských recenzí za ty peníze stojí.
- . Topným prvkem je zde pružný odporový kabel, který ohřívá vnější kovový film. Ohřívač fólie lze instalovat samostatně - na předem připravený podklad. Filmové modely jsou velmi flexibilní, jejich přední plocha se může zahřát až na 75 stupňů.
Plyn
Fungují na stejném principu jako elektrické, ale používají plynové palivo.
Plynový ohřívač se obvykle instaluje venku, v výrobní dílna, nebo na stadionu v době utkání.
Tato zařízení mají mnohem větší tepelný výkon a působivé rozměry, pouze jejich výška může dosáhnout 15-20 metrů.
Existují i kompaktnější modely – plynové IR ohřívače, které jsou ideální pro venkovní akce na studené otevřené verandě. Lze použít jako palivo zemní plyn z různých zdrojů - plynové potrubí nebo přenosná láhev na zkapalněný plyn.
Nafta, petrolej a další
Takové IR ohřívače rozhodně neuvidíte v bytě nebo dokonce ve městě, které se používají při výstavbě velkých objektů a ve městě technologický postup sušení dřeva. Výkon takových zařízení je srovnatelný s plynovými modely, ale oni kompaktnější a může být překonfigurován tak, aby fungoval za jakýchkoli podmínek.
Klasifikace podle vlnové délky
Vlnová délka je klíčovým indikátorem infračerveného zářiče, který určuje sílu záření a viditelnost světla pro lidské oko. Podle vlnové délky lze rozlišit následující klasifikaci:
- Krátkovlnný infračervené ohřívače. Velmi snadno rozpoznatelné při zapnutí, protože vlna je ve spektru viditelného světla. Vlnová délka se pohybuje od 0,74 do 2,5 mikronů a teplota záření může dosáhnout až 900 stupňů, což je mnohem více než u všech ostatních typů ohřívačů. Taková zařízení se používají jen zřídka obytné budovy, jelikož spotřebovávají hodně energie a spalují kyslík, ale často se používají při výrobě.
- Střední vlna. Lze je použít jak ve výrobě, tak v domácnosti. Zářič středovlnného IR ohřívače se zahřeje až na 600 stupňů, přičemž jeho vlnová délka dosahuje 50 mikronů, což je v neviditelném světle, ale po nastartování zařízení a dosažení provozního výkonu je vidět mírná záře. Obecně platí, že vlna je ve spektru viditelného světla.
- Dlouhovlnné infrazářiče. Většinou domácí modely, maximální teplota topného tělesa v nich nepřesahuje 250-300 stupňů. Taková zařízení se také nazývají „tmavá“, protože vlnová délka v rozsahu od 50 do 10 000 mikronů je pro lidské oko nerozeznatelná. Takové ohřívače se ve výrobě téměř nepoužívají, protože generovaný tepelný tok nestačí k vytápění velké prostory, ale docela dost na malý pokoj.
Výhody a nevýhody
Infrazářiče mají své klady i zápory. Mezi výhody patří následující:
- Výpočty vytápění se neprovádějí podle výkonu a umístění topného zařízení, ale podle plochy místnosti, což značně zjednodušuje výběr.
- IR ohřívače mají více vysoké hodnoceníÚčinnost než analogový plyn nebo olej.
- Uživatel může ušetřit až 80 % měsíčních nákladů na vytápění.
- V jednom bodě se ohřívají předměty, nikoli vzduch.
- Uživatel si může nezávisle zvolit úhel vyzařování a upravit výkon, případně poskytnout výpočet výkonu a teploty počítači.
- Ohřev začne okamžitě, od prvních sekund provozu, zatímco například olejovému radiátoru trvá zahřátí radiátoru hodně času.
- Teplota pracovní plochy IR instalací nepřesahuje 85-90 stupňů a během provozu se do vzduchu neuvolňují žádné škodlivé sloučeniny a nevytvářejí se žádné volné toky.
- IR zářiče nevysušují vzduch, což je velmi důležité pro osoby citlivé na atmosférické jevy.
- Zařízení lze namontovat na zeď, pod zavěšený strop, na podlaze, čímž se vytvoří systém „teplé podlahy“.
Přestože jsou infračervené ohřívače považovány za nejlepší, nejsou bez nevýhod, zejména starší, méně pokročilé modely, které se prodávají pod rouškou špičkových zařízení nejnovější generace. Lze identifikovat následující nevýhody:
- Výkonný směrovaný paprsek energie. Přílišné zahřívání je typické pro první generaci nejjednodušších modelů, zdá se, že moderní eklektický grilovací systém je menší kopií starého IR ohřívače.
- Vysoká hladina hluku. Elektrické popř plynové modely vždy vytvářejte malý šum, takže IR zařízení nelze nazvat zcela tichým.
- Velké velikosti. Výkon zářiče přímo závisí na jeho velikosti a čím větší zářič, tím větší je i samotné zařízení. Někteří výrobci tento problém vyřešili schováním zářiče do tenkého odklápěcí panel, ale na trhu se prodávají i objemnější modely.
- Nebezpečí poškození. Pokud se IR ohřívač přetočí, veškerá energie, kterou vyzařuje, se soustředí do jednoho bodu, což hrozí požárem.
Většina moderní modely vybavené pokročilými automatizačními a bezpečnostními systémy, ale výkonnější modely určené k vytápění velkých místností stále představují nebezpečí. Vyberte si správně!
IR dílčí pásma:
- Blízká IR (zkráceně NIR): 0,78 - 1 um;
- Krátká vlnová délka IR (zkráceně SWIR): 1 - 3 µm;
- Střední vlnová délka IR (zkráceně MWIR): 3 - 6 um;
- Dlouhá vlnová délka IR (zkráceně LWIR): 6 - 15 um;
- Velmi dlouhá vlnová délka IR, zkráceně VLWIR: 15 - 1000 mikronů.
Infračervený spektrální rozsah 0,78 - 3 mikrony se používá ve FOCL (zkratka pro komunikační linku z optických vláken), externích monitorovacích zařízeních pro objekty a zařízení pro vedení chemický rozbor. Všechny vlnové délky od 2 mikronů do 5 mikronů se zase používají v pyrometrech a analyzátorech plynů, které monitorují úroveň znečištění v konkrétním prostředí. Interval 3 - 5 µm je vhodnější pro systémy, které zaznamenávají obrazy objektů s vysokou vnitřní teplotou nebo v aplikacích, kde je požadavek na kontrast vyšší než na citlivost. Spektrální rozsah 8 - 15 mikronů, který je velmi oblíbený pro speciální aplikace, se používá především tam, kde je potřeba vidět a rozpoznat jakékoliv objekty nacházející se v mlze.
Všechna IR zařízení jsou navržena v souladu s plánem propustnosti IR, který je uveden níže.
Existují dva typy IR detektorů:
- Fotonický. Snímací prvky se skládají z polovodičů různé typy a mohou také zahrnovat do jejich struktury různé kovy, princip jejich fungování je založen na absorpci fotonů nosiči náboje, v důsledku čehož se mění elektrické parametry citlivé oblasti, a to: změny odporu, výskyt rozdílu potenciálů, fotoproud atd. Tyto změny lze zaznamenat měřicími obvody vytvořenými na podložce, kde je umístěn samotný senzor. Senzory mají vysokou citlivost a vysokou rychlost odezvy.
- Tepelný. IR záření je absorbováno citlivou oblastí senzoru a zahřívá jej na určitou teplotu, což vede ke změně fyzikálních parametrů. Tyto odchylky lze zaznamenat měřicími obvody vyrobenými přímo na stejném substrátu jako fotocitlivá oblast. Výše popsané typy senzorů mají ve srovnání s fotonovými detektory vysokou setrvačnost, značnou dobu odezvy a relativně nízkou citlivost.
Podle typu použitého polovodiče se senzory dělí na:
- Vlastní(nedopovaný polovodič se stejnou koncentrací děr a elektronů).
- Nečistota(dopovaný polovodič typu n nebo p).
Hlavním materiálem všech fotosenzitivních senzorů je křemík nebo germanium, které může být dopováno různými nečistotami bóru, arsenu, galia atd. Příčistotový fotosenzitivní senzor je podobný vlastnímu detektoru, jen s tím rozdílem, že nosiče od dárce a akceptoru úrovně se mohou přesunout do vodivostního pásma a překonat tak více nízkoenergetické bariéry, v důsledku čehož může tento detektor pracovat s kratšími vlnovými délkami, než je jeho vlastní.
Typy konstrukcí detektorů:
Vlivem IR záření dochází při přechodu elektron-díra k fotovoltaickému jevu: fotony s energií přesahující zakázaný pás jsou pohlcovány elektrony, v důsledku čehož obsazují místa ve vodivém pásu, čímž přispívají ke vzniku tzv. fotoproud. Detektor může být vyroben jak na bázi nečistoty, tak na bázi vlastního polovodiče.
Fotorezist. Citlivým prvkem snímače je polovodič, princip činnosti tohoto snímače je založen na účinku změny odporu vodivého materiálu vlivem IR záření. Volné nosiče náboje generované fotony v citlivé oblasti vedou ke snížení jejího odporu. Senzor může být vyroben jak na bázi nečistoty, tak na bázi vlastního polovodiče.
Fotoemisivní, také známý jako „detektor volného nosiče“ nebo na Schottkyho bariéře.; Pro eliminaci potřeby hlubokého chlazení příměsových polovodičů a v některých případech pro dosažení citlivosti v delším rozsahu vlnových délek existuje třetí typ detektoru nazývaný fotoemisní detektory. U tohoto typu snímače je kovová nebo kov-křemíková struktura potažena nečistotou křemíku. Z vodiče do křemíku vstupuje volný elektron, který vzniká v důsledku interakce s fotonem. Výhodou takového detektoru je, že odezva nezávisí na vlastnostech polovodiče.
Kvantový fotodetektor. Princip činnosti je podobný jako u detektorů nečistot, ve kterých se nečistoty používají ke změně struktury bandgapu. Ale v tomto typu detektoru jsou nečistoty koncentrovány v mikroskopických oblastech, kde je zakázaný pás výrazně zúžený. Takto vytvořená „studna“ se nazývá kvantová. K registraci fotonů dochází v důsledku absorpce a tvorby nábojů v kvantové jámě, které jsou následně polem vytaženy do jiné oblasti. Takový detektor je mnohem citlivější ve srovnání s jinými typy, protože celá kvantová studna není jeden atom nečistot, ale deset až sto atomů na jednotku plochy. Díky tomu můžeme hovořit o docela vysoké efektivní absorpční ploše.
Termočlánek. Hlavním prvkem tohoto zařízení je kontaktní dvojice dvou kovů s různá zaměstnání výstup, což má za následek potenciální rozdíl na hranici. Toto napětí je úměrné teplotě kontaktu.
Pyroelektrické detektory vyrobené s použitím pyroelektrických materiálů a jehož princip činnosti je založen na vzhledu náboje v pyroelektriku, když jím prochází tepelný tok.
Mikropaprskové detektory. Mikrosvazek se skládá z mikropaprsku a vodivého základu, které fungují jako desky kondenzátoru, a je tvořen dvěma těsně spojenými kovovými částmi, které mají různé koeficienty tepelné roztažnosti. Při zahřátí se paprsek ohýbá a mění kapacitu konstrukce.
Bolometry (termistory) sestávají z termorezistentního materiálu, princip činnosti tohoto senzoru je založen na absorpci IR záření materiálem citlivého prvku, což vede ke zvýšení jeho teploty, což následně způsobí změnu elektrický odpor. Informace lze získat dvěma způsoby: měřením proudu tekoucího v citlivé oblasti při konstantním napětí a měřením napětí při konstantním proudu.
Hlavní nastavení
Citlivost- poměr změny elektrické veličiny na výstupu přijímače záření způsobené na něj dopadajícím zářením ke kvantitativní charakteristice tohoto záření. V/lk-s.
Integrální citlivost- citlivost na nemonochromatické záření daného spektrálního složení. Měřeno v A/lm.
Spektrální citlivost- závislost citlivosti na vlnové délce záření.
Detekční schopnost- převrácená hodnota minimálního toku záření, která způsobí na výstupu signál rovný jeho vlastnímu šumu. Je nepřímo úměrná odmocnina z oblasti přijímače záření. Měřeno v 1/W.
Specifická detekční schopnost- Schopnost detekce vynásobená druhou odmocninou součinu frekvenčního pásma 1 Hz a plochy 1 cm2. Měřeno v cm*Hz 1/2/W.
Doba odezvy- čas potřebný k vytvoření výstupního signálu odpovídajícího vstupnímu efektu. Měřeno v milisekundách.
Pracovní teplota- maximální teplota čidla a životní prostředí, ve kterém je snímač schopen správně plnit své funkce. Měřeno ve °C.
Aplikace:
- Systémy sledování vesmíru;
- Systém detekce startu ICBM;
- V bezkontaktních teploměrech;
- V pohybových senzorech;
- V IR spektrometrech;
- V zařízeních pro noční vidění;
- V naváděcích hlavách.
