Пироэлектрический датчик Опции

[antzor10]

Добрый день. Подскажите, можно ли с помощью обычного датчика (например IRA-E710ST1) измерить температуру? Собственно больше интересует вопрос наличия графика зависимости выходного сигнала с датчика, в зависимости от измеряемой температуры. Поиск в гугле, дает только графики в зависимости от длительности изменения интенсивности теплового излучения. Заранее спасибо за ответы.

[Andreas1]

Подобные датчики реагируют на изменение температуры во времени и графики даются напряжение от dT, поэтому нет.

[Tanya]

Подобные датчики реагируют на изменение температуры во времени и графики даются напряжение от dT, поэтому нет.

Вот для измерения температуры в болометрах придумали (давным-давно) оптические модуляторы - вращающиеся шторки..

[Onkel]

Вот для измерения температуры в болометрах придумали (давным-давно) оптические модуляторы - вращающиеся шторки..

во времена буйной ботанской молодости был у меня измеритель мощности лазерного излучения, так там "вращающиеся шторки" использовались исключительно как делитель мощности, чтобы мерять ватты и не жечь саму измерительную головку болометра. Возможно, со времени моей молодости наука ушла далеко вперед.

А можно поподробнее? Какой у них принцип действия? В домашних условиях их возможно изготовить?

Можно. Берете диск и вырезаете сектора, потом диск на мотор- и все дела.

Но это вряд ли поможет, потому как пир- датчики дают на выходе не какую-либо функцию просто температуры, а интеграл по всем кластерам от некоей весьма сложной и нелинейной функции, зависящей от градиента температуры (который формируется в фокальной плоскости линзы Френеля,т.е.это будет фурье- образ), да к тому же с релаксацией. Задача какая? Дистанционное измерение температуры?

[prig]

во времена буйной ботанской молодости был у меня измеритель мощности лазерного излучения, так там "вращающиеся шторки" использовались исключительно как делитель мощности, чтобы мерять ватты и не жечь саму измерительную головку болометра. Возможно, со времени моей молодости наука ушла далеко вперед.

- Ну, механические модуляторы излучения придумали ещё до того, как мы с Вами родились.
Довольно широко использовались в дисперсионных ИК-спектрометрах, а позже - в "медленных Фурье".

- И не стоит чрезмерно усложнять задачу.
Мощность излучения, попадающего на приемник, есть функция излучения чёрного тела в зависимости от температуры. Ничего нового в этом нет.
В конечном счёте, с учётом оптического диапазона детектируемого излучения, эта функция будет представлена в виде калибровочной кривой.
Каким боком там линза Френеля, я вообще не понял. Вроде как, она немного для другого, если речь о пироприёмниках. Для данной задачи она не нужна.

Ну а зависимость отклика пироприёмника от частоты модуляции очень простая, обратная от частоты. Т.е., классические -20дБ/дек.
В принципе, есть стандартные схемы включения пироприёмников с линеаризацией АЧХ. Но при постоянной частоте модуляции даже они не нужны.
Если функция модуляции не сильно похожа на синус, после пироприёмника можно поставить полосовой фильтр. А далее измерять действующее напряжение. Вуаля.

Ну а возможные осложнения при реализации такой схемы - это отдельный вопрос.
В частности, обеспечение нужной стабильности и точности измерений может оказаться не слишком простой задачей (в спектрометрах с этим проще).
Но, как правильно тут отмечали, без определения конечной задачи нет смысла об этом говорить..

Причина редактирования: Избыточное цитирование. Т.

[Onkel]

- И не стоит чрезмерно усложнять задачу.
Мощность излучения, попадающего на приемник, есть функция излучения чёрного тела в зависимости от температуры. Ничего нового в этом нет.
В конечном счёте, с учётом оптического диапазона детектируемого излучения, эта функция будет представлена в виде калибровочной кривой.

c первым конечно согласен, но вот отклик пироэлектрического сенсора зависит не от мощности попадающего на приемник излучения, а от интеграла по градиенту температуры сенсора, да еще будет падать по времени. Я вроде замечал, не только мои наблюдения- хоть паяльником в сенсор тычь- напряжение со временем падает до нуля. Так что калибровочная кривая будет везде 0.
Линза Френеля в датчиках движения нужна для увеличения чувствительности, а чувствительность на пироэлетрическом датчике определяется контрастностью изображения, так вот сигнал на датчике будет максимальным когда поверхность сенсора будет находиться в фокальной плоскости линзы, в данном случае в датчиках применяют линзы Френеля, которые с точки зрения оптики те же самые линзы, но тоньше.

C плоско-параллельным пучком понятно, ближе-дальше особо роли не играет -на датчик будет светить примерно одна и та же область нагретого тела, значит и суммарная энергия примерно одинаковая. А вот как быть без линзы?

без линзы датчик будет реагировать на измерение интерференционной картины стоячих волн на длине волны теплового излучения. Система в равновесии- переноса энергии от одних тел к другим нет - сигнал равен нулю, интерференционная картина стоит. Что-то изменилось - интерференционная картина поплыла, и если сенсор попадает в область , где интерференционная картина изменилась, мы видим импульс. Ну например, когда мы в 5 см от сенсора (без линзы) двигаем паяльник, или руку, или кусок льда. Для реальной работы сенсора в датчике движения мы ставим линзу Френеля, она короткофокусная, так что любой объект, расположенный далее полуметра от сенсора, можно считать расположенный на бесконечности.

[Alexashka]

без линзы датчик будет реагировать на измерение интерференционной картины стоячих волн на длине волны теплового излучения.

Интерференция от чего? Сенсор вроде не настолько маленький. Может кремниевая пластинка которая сверху дает?

Всегда думал что нужный эффект дает именно линза френеля, когда объект двигается, то его изображение тоже двигается и попадает то на один, то на другой PIR элемент, а поскольку они включены последовательно появляется полезный сигнал. Поправьте если не прав.

[Onkel]

Интерференция от чего? Сенсор вроде не настолько маленький. Может кремниевая пластинка которая сверху дает?

Всегда думал что нужный эффект дает именно линза френеля, когда объект двигается, то его изображение тоже двигается и попадает то на один, то на другой PIR элемент, а поскольку они включены последовательно появляется полезный сигнал. Поправьте если не прав.

Интерференция на длине волны теплового излучения, 10 мкм. Если система находится в состоянии термодинамического равновесия, то все волны - стоячие, без переноса энергии.
Пир элементов может быть и один, и все равно появляется полезный сигнал. Изображение (в нашем случае не изображение в оптическом смысле, а фурье- образ изображения) двигается, распределение температур на поверхности сенсора меняется, появляются локальные разности потенциалов, которые суммарно и регистрируются как импульс, а как импульс потому что со временем заряды релаксируют, как правило разряжаясь в воздух.
Два сенсора ставят для увеличения надежности, и сигнал считается лишь когда оба сенсора дали импульс.

О регистрируемой датчиком интерференции говорить вообще не приходится, что уже пытались объяснить господину теоретику. Равно как и о конструкции линзовой системы PIR-сенсоров, которая вовсе не является одиночной френелевской линзой. Бесполезно, как со стеной...

датчик не регистрирует интерференцию, при изменении интерференционной картины стоячих волн на длине волны теплового излучения изменяется и фурье- образ (создаваемый линзой френеля) , что приводит к появлению зарядов (пироэлектрик), которые постепенно рассасываются или компенсируются. До следующего изменения. Таким образом, датчик регистрирует ИЗМЕНЕНИЕ интерференционной картины, вернее, ее фурье- образа, что, в общем, одно и то же, изменилась картина - изменился фурье- образ. При этом одна линза или несколько -это совершенно не принципиально. Есть датчики с одной линзой, есть с составной линзой, но если мы наберем систему линз с фокусом в одной плоскости, то геометрически это будет одна линза. Собственно сама линза Френеля - система линз, что не мешает ее рассматривать как одну линзу.
Да, и хамить не надо, хамство ваше меня не заводит. Я не теоретик, у меня степень к.ф.м.н по экспериментальной физике твердого тела. Это так, на всякий случай, а по- моему "теоретик" не является ругательством.

[rx3apf]

Два сенсора ставят для увеличения надежности, и сигнал считается лишь когда оба сенсора дали импульс.

Ага-щаз-блин ! А с четырьмя - это для еще большей надежности, конечно. Правда, остается вопрос, как быть с датчиками, имеющими два сенсора, один из которых закрыт ИК-непрозрачным фильтром...

2all: Чтобы не тратить время, просто приведу ссылочку на тему двухлетней давности с "хобота", чтобы был понятен уровень компетентности - http://forum.ixbt.com/topic.cgi?id=48:11240

[Alexashka]

Правда, остается вопрос, как быть с датчиками, имеющими два сенсора, один из которых закрыт ИК-непрозрачным фильтром...

Да второй по большому счету не обязателен для регистрации именно движения. Он нужен чисто для компенсации термоэлектричества от внешней среды, чтобы от сквозняка не срабатывали, кстати поэтому на картинках сенсорные элементы показаны включенными встречно.

Интерференция на длине волны теплового излучения, 10 мкм. Если система находится в состоянии термодинамического равновесия, то все волны - стоячие, без переноса энергии.

кмк это было бы справедливо для когерентного (лазерного) излучения, у нас же тепловое с широким спектром. Но даже если было бы так, то тогда бы расстояние между интерференционными максимумами были бы сравнимы с длиной волны, т.е десятки микрон, а размеры сенсора -миллиметр/доли миллиметра.

Пир элементов может быть и один, и все равно появляется полезный сигнал. Изображение (в нашем случае не изображение в оптическом смысле, а фурье- образ изображения) двигается, распределение температур на поверхности сенсора меняется, появляются локальные разности потенциалов, которые суммарно и регистрируются как импульс

Опять же как может сенсор размером во много раз больше разрешения картинки давать четкий сигнал? Это тоже самое что в фотоаппарате поставить матрицу в 1 пиксель, и что она покажет -одно усредненное значение, которое и меняться не будет даже если в кадре ктото будет махать рукой
Вы говорите что линза создает фурье-образ, т.е спектрально раскладывает спектр излучения. Тогда это не линза, а призма выходит? Однако если рассмотреть такую линзу, типа фасеточного глаза насекомого, то видно что это множество маленьких линз френеля покрывающие всю поверхность пластика.