इन्फ्रारेड सेन्सर्स केवळ थर्मामीटर नाहीत

स्रोत: युलिंक मीडिया

महामारीनंतरच्या काळात, इन्फ्रारेड सेन्सर्स दैनंदिन जीवनासाठी अपरिहार्य आहेत, असे आमचे मत आहे. प्रवासाच्या प्रक्रियेत, आपल्या गंतव्यस्थानी पोहोचण्यापूर्वी आपल्याला वारंवार तापमान मोजमाप करावे लागते. तापमान मोजमापामध्ये मोठ्या संख्येने असलेल्या इन्फ्रारेड सेन्सर्सची खरं तर अनेक महत्त्वाची कार्ये आहेत. चला, आता आपण इन्फ्रारेड सेन्सरवर सविस्तर नजर टाकूया.

इन्फ्रारेड सेन्सर्सची ओळख

निरपेक्ष शून्यापेक्षा (-२७३°C) जास्त तापमान असलेली कोणतीही वस्तू सभोवतालच्या अवकाशात सतत अवरक्त ऊर्जा उत्सर्जित करत असते, असे म्हणता येईल. आणि अवरक्त सेन्सर, वस्तूची अवरक्त ऊर्जा जाणू शकतो आणि तिचे विद्युत घटकांमध्ये रूपांतर करू शकतो. अवरक्त सेन्सरमध्ये ऑप्टिकल प्रणाली, शोधक घटक आणि रूपांतरण सर्किट यांचा समावेश असतो.

ऑप्टिकल प्रणालीची रचना वेगवेगळी असल्यामुळे तिचे पारेषण प्रकार आणि परावर्तन प्रकारात वर्गीकरण करता येते. पारेषण प्रकारात दोन घटकांची आवश्यकता असते, एक इन्फ्रारेड प्रसारित करणारा आणि दुसरा इन्फ्रारेड ग्रहण करणारा. याउलट, परावर्तक प्रकारात इच्छित माहिती गोळा करण्यासाठी फक्त एका सेन्सरची आवश्यकता असते.

कार्यतत्त्वानुसार शोधक घटकांचे औष्णिक शोधक घटक आणि प्रकाशविद्युत शोधक घटक असे वर्गीकरण केले जाऊ शकते. थर्मिस्टर हे सर्वात जास्त वापरले जाणारे थर्मिस्टर आहेत. जेव्हा थर्मिस्टरवर अवरक्त किरणोत्सर्ग टाकला जातो, तेव्हा त्याचे तापमान वाढते आणि रोध बदलतो (हा बदल कमी-जास्त असू शकतो, कारण थर्मिस्टरचे धन तापमान गुणांक थर्मिस्टर आणि ऋण तापमान गुणांक थर्मिस्टर असे वर्गीकरण केले जाऊ शकते), ज्याचे रूपांतरण परिपथाद्वारे विद्युत सिग्नल आउटपुटमध्ये रूपांतर केले जाऊ शकते. प्रकाशविद्युत शोधक घटक सामान्यतः प्रकाशसंवेदनशील घटक म्हणून वापरले जातात, जे सहसा लेड सल्फाइड, लेड सेलेनाइड, इंडियम आर्सेनाइड, अँटिमनी आर्सेनाइड, मर्क्युरी कॅडमियम टेल्युराइड टर्नरी मिश्रधातू, जर्मेनियम आणि सिलिकॉन मिश्रित पदार्थांपासून बनवलेले असतात.

वेगवेगळ्या सिग्नल प्रोसेसिंग आणि रूपांतरण सर्किट्सनुसार, इन्फ्रारेड सेन्सर्सना अॅनालॉग आणि डिजिटल प्रकारात विभागले जाऊ शकते. अॅनालॉग पायरोइलेक्ट्रिक इन्फ्रारेड सेन्सरचे सिग्नल प्रोसेसिंग सर्किट हे फील्ड-इफेक्ट ट्यूब असते, तर डिजिटल पायरोइलेक्ट्रिक इन्फ्रारेड सेन्सरचे सिग्नल प्रोसेसिंग सर्किट हे डिजिटल चिप असते.

इन्फ्रारेड सेन्सरची अनेक कार्ये ऑप्टिकल सिस्टीम, डिटेक्शन एलिमेंट आणि कन्व्हर्जन सर्किट या तीन संवेदनशील घटकांच्या वेगवेगळ्या फेरबदल आणि संयोजनांद्वारे साकारली जातात. चला, इन्फ्रारेड सेन्सर्सनी महत्त्वपूर्ण योगदान दिलेल्या काही इतर क्षेत्रांवर एक नजर टाकूया.

इन्फ्रारेड सेन्सरचा वापर

१. वायू शोधन

गॅस सेन्सरचे इन्फ्रारेड ऑप्टिकल तत्त्व हे विविध वायू रेणूंच्या नियर इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रल निवडक शोषण वैशिष्ट्यांवर आधारित आहे, ज्यामध्ये वायूची एकाग्रता आणि शोषण शक्ती यांच्यातील संबंधाचा (लॅम्बर्ट-बिल लॅम्बर्ट बीअर नियम) वापर करून वायू संवेदन उपकरणातील वायू घटकांची एकाग्रता ओळखली आणि निश्चित केली जाते.

वरील आकृतीत दाखवल्याप्रमाणे इन्फ्रारेड विश्लेषण नकाशा मिळवण्यासाठी इन्फ्रारेड सेन्सर्सचा वापर केला जाऊ शकतो. वेगवेगळ्या अणूंनी बनलेले रेणू, एकाच वारंवारतेच्या इन्फ्रारेड प्रकाशाच्या प्रदीपनाखाली इन्फ्रारेड शोषण करतात, ज्यामुळे इन्फ्रारेड प्रकाशाच्या तीव्रतेत बदल होतो. वेगवेगळ्या तरंग शिखरांनुसार, मिश्रणात असलेल्या वायूंचे प्रकार निश्चित केले जाऊ शकतात.

एकाच इन्फ्रारेड शोषण शिखराच्या स्थानावरून, वायूच्या रेणूमध्ये कोणते गट अस्तित्वात आहेत हेच फक्त निश्चित केले जाऊ शकते. वायूचा प्रकार अचूकपणे निश्चित करण्यासाठी, आपल्याला वायूच्या मध्य-इन्फ्रारेड क्षेत्रातील सर्व शोषण शिखरांची स्थाने पाहावी लागतात, म्हणजेच, वायूचा इन्फ्रारेड शोषण फिंगरप्रिंट. इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रमच्या साहाय्याने, मिश्रणातील प्रत्येक वायूच्या प्रमाणाचे त्वरीत विश्लेषण केले जाऊ शकते.

पेट्रोकेमिकल, धातू उद्योग, खाणकाम क्षेत्रातील कामाच्या परिस्थितीचे निरीक्षण, वायू प्रदूषण निरीक्षण आणि कार्बन न्यूट्रलायझेशन संबंधित तपासणी, कृषी आणि इतर उद्योगांमध्ये इन्फ्रारेड गॅस सेन्सर्सचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. सध्या, मिड-इन्फ्रारेड लेझर्स महाग आहेत. माझा विश्वास आहे की भविष्यात, वायू शोधण्यासाठी मोठ्या संख्येने उद्योग इन्फ्रारेड सेन्सर्सचा वापर करू लागल्याने, इन्फ्रारेड गॅस सेन्सर्स अधिक उत्कृष्ट आणि स्वस्त होतील.

२. इन्फ्रारेड अंतराचे मोजमाप

इन्फ्रारेड रेंजिंग सेन्सर हे एक प्रकारचे संवेदन उपकरण आहे, जे मापन प्रणालीमध्ये इन्फ्रारेडचा माध्यम म्हणून वापर करते. याची मापन श्रेणी विस्तृत असून प्रतिसाद वेळ कमी असतो. याचा उपयोग प्रामुख्याने आधुनिक विज्ञान आणि तंत्रज्ञान, राष्ट्रीय संरक्षण, औद्योगिक आणि कृषी क्षेत्रांमध्ये केला जातो.

इन्फ्रारेड रेंजिंग सेन्सरमध्ये इन्फ्रारेड सिग्नल पाठवणारे आणि स्वीकारणारे डायोड्सची एक जोडी असते. हा सेन्सर इन्फ्रारेड प्रकाशाचा किरण उत्सर्जित करतो, जो वस्तूवर पडल्यानंतर परावर्तन प्रक्रियेत सेन्सरकडे परत येतो. सिग्नल मिळाल्यानंतर, तो सेन्सरकडे परत येतो आणि नंतर CCD इमेज प्रोसेसिंगद्वारे वेळेतील फरकाचा डेटा प्राप्त करतो. सिग्नल प्रोसेसरद्वारे प्रक्रिया केल्यानंतर वस्तूचे अंतर मोजले जाते. याचा वापर केवळ नैसर्गिक पृष्ठभागांवरच नाही, तर परावर्तक पॅनेलवरही केला जाऊ शकतो. याचे अंतर मोजण्याची क्षमता आणि उच्च फ्रिक्वेन्सी प्रतिसादामुळे हे कठोर औद्योगिक वातावरणासाठी योग्य आहे.

३. इन्फ्रारेड प्रसारण

इन्फ्रारेड सेन्सर वापरून डेटा ट्रान्समिशनचाही मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. टीव्ही रिमोट कंट्रोल, टीव्हीला दूरस्थपणे नियंत्रित करण्यासाठी इन्फ्रारेड ट्रान्समिशन सिग्नलचा वापर करतो; मोबाईल फोन इन्फ्रारेड ट्रान्समिशनद्वारे डेटा प्रसारित करू शकतात. इन्फ्रारेड तंत्रज्ञान पहिल्यांदा विकसित झाल्यापासून हे अनुप्रयोग अस्तित्वात आहेत.

४. इन्फ्रारेड थर्मल इमेज

थर्मल इमेजर हे एक निष्क्रिय सेन्सर आहे जे निरपेक्ष शून्यापेक्षा जास्त तापमान असलेल्या सर्व वस्तूंमधून उत्सर्जित होणारे इन्फ्रारेड किरणोत्सर्जन टिपू शकते. थर्मल इमेजर मूळतः लष्करी निगराणी आणि रात्रीच्या वेळी पाहण्याचे साधन म्हणून विकसित केले गेले होते, परंतु जसजसा त्याचा वापर अधिक व्यापक झाला, तसतशी त्याची किंमत कमी झाली, ज्यामुळे त्याच्या वापराचे क्षेत्र मोठ्या प्रमाणात विस्तारले. थर्मल इमेजरच्या उपयोगांमध्ये प्राणी, कृषी, इमारत, वायू शोध, औद्योगिक आणि लष्करी अनुप्रयोग, तसेच मानवी शोध, मागोवा आणि ओळख यांचा समावेश होतो. अलिकडच्या वर्षांत, अनेक सार्वजनिक ठिकाणी उत्पादनांचे तापमान त्वरित मोजण्यासाठी इन्फ्रारेड थर्मल इमेजचा वापर केला जात आहे.

५. इन्फ्रारेड प्रेरण

इन्फ्रारेड इंडक्शन स्विच हे इन्फ्रारेड इंडक्शन तंत्रज्ञानावर आधारित एक स्वयंचलित नियंत्रण स्विच आहे. ते बाहेरील जगातून उत्सर्जित होणारी इन्फ्रारेड उष्णता ओळखून आपले स्वयंचलित नियंत्रण कार्य करते. याच्या साहाय्याने दिवे, स्वयंचलित दरवाजे, चोरीविरोधी अलार्म आणि इतर विद्युत उपकरणे त्वरीत चालू करता येतात.

इन्फ्रारेड सेन्सरच्या फ्रेनेल लेन्सद्वारे, मानवी शरीरातून उत्सर्जित होणारा विखुरलेला इन्फ्रारेड प्रकाश स्विचद्वारे ओळखला जातो, ज्यामुळे दिवा लावण्यासारखी विविध स्वयंचलित नियंत्रण कार्ये साध्य करता येतात. अलिकडच्या वर्षांत, स्मार्ट होमच्या लोकप्रियतेमुळे, इन्फ्रारेड सेन्सिंगचा वापर स्मार्ट कचरापेट्या, स्मार्ट शौचालये, स्मार्ट हावभाव स्विचेस, इंडक्शन दरवाजे आणि इतर स्मार्ट उत्पादनांमध्येही केला जात आहे. इन्फ्रारेड सेन्सिंग केवळ माणसांना ओळखण्यापुरते मर्यादित नाही, तर अधिक कार्ये साध्य करण्यासाठी त्यात सतत सुधारणा केली जात आहे.

निष्कर्ष

अलिकडच्या वर्षांत, इंटरनेट ऑफ थिंग्ज उद्योग वेगाने विकसित झाला आहे आणि त्याला व्यापक बाजारपेठेची संधी आहे. या संदर्भात, इन्फ्रारेड सेन्सर बाजारपेठेतही अधिक वाढ झाली आहे. त्यामुळे, चीनच्या इन्फ्रारेड डिटेक्टर बाजारपेठेचा आकार सतत वाढत आहे. आकडेवारीनुसार, २०१९ मध्ये चीनच्या इन्फ्रारेड डिटेक्टर बाजारपेठेचा आकार जवळपास ४०० दशलक्ष युआन होता, जो २०२० पर्यंत जवळपास ५०० दशलक्ष युआन होईल. साथीच्या रोगांसाठी इन्फ्रारेड तापमान मापनाची मागणी आणि इन्फ्रारेड वायू शोधनाद्वारे कार्बन उत्सर्जन कमी करण्याची मागणी लक्षात घेता, भविष्यात इन्फ्रारेड सेन्सरच्या बाजारपेठेचा आकार प्रचंड मोठा होईल.