اتجاه تطوير أجهزة الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء وتطبيقاتها في أجهزة استشعار درجة الحرارة وغيرها من الصناعات

اتجاه تطوير أجهزة الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء وتطبيقاتها في أجهزة استشعار درجة الحرارة وغيرها من الصناعات

في الوقت الحاضر، أصبحت تقنية أجهزة الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء ناضجة للغاية، وتم دمجها في الحياة اليومية للناس، وتلعب دورًا هائلاً.

قبل فهم مستشعر الأشعة تحت الحمراء، يجب علينا أولاً أن نفهم ما هي الأشعة تحت الحمراء، أو ضوء الأشعة تحت الحمراء.

نعلم أن الضوء نوع من الموجات الكهرومغناطيسية المشعة. وبحسب التجربة البشرية، يشير عادةً إلى نطاق الضوء المرئي للعين المجردة، من 400 نانومتر (الضوء البنفسجي) إلى 700 نانومتر (الضوء الأحمر)، والذي يمكن للعين البشرية إدراكه.

نُطلق على الإشعاع خارج نطاق الضوء الأحمر اسم الضوء الأحمر، وعلى الطول الموجي بين 760 نانومتر و1 مليمتر اسم الأشعة تحت الحمراء. الأشعة تحت الحمراء غير مرئية للعين المجردة، ولكن يمكننا استشعارها باستخدام بعض الأجهزة البصرية الخاصة.

الأشعة تحت الحمراء نوع من الضوء غير المرئي للعين البشرية، لذا فهي تتمتع بجميع خصائص الضوء. ولكن في الوقت نفسه، للأشعة تحت الحمراء تأثير حراري كبير. جميع المواد التي تزيد درجة حرارتها عن الصفر المطلق (-273 درجة مئوية) قادرة على إنتاج الأشعة تحت الحمراء.

باختصار، مستشعر الأشعة تحت الحمراء هو مستشعر يستخدم الأشعة تحت الحمراء كوسيلة لمعالجة البيانات. يوجد نوعان رئيسيان من مستشعرات الأشعة تحت الحمراء: مستشعرات الأشعة تحت الحمراء الناقلة ومستشعرات الأشعة تحت الحمراء العاكسة. عند الحاجة إلى رصد أي حركة بين الأجسام، يُستخدم مستشعر الأشعة تحت الحمراء الناقل، حيث يُوضع بين الأجسام. عند مرور أي جسم بين الجسمين، يرصد المستشعر الحركة ويُبلغ عنها. أما في المستشعر العاكس، فعند وجود جسم أمامه، يرصد الحركة ويُبلغ عنها.

مع تطور العلوم والتكنولوجيا، ونمو تكنولوجيا المعالجات الدقيقة للحاسوب، وتحسين تقنيات معالجة الإشارات الرقمية الحديثة، واستخدام مواد أشباه الموصلات الجديدة، وتقدم تقنيات التصنيع والمعالجة، شهدت أجهزة الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء نموًا سريعًا في السنوات الأخيرة. ووفقًا لتوقعات إحدى المؤسسات البحثية الأجنبية، ارتفعت المبيعات العالمية لأجهزة الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء من 152 مليون دولار أمريكي في عام 2010 إلى 286 مليون دولار أمريكي في عام 2016.

في السنوات الأخيرة، انعكس اتجاه تطوير أجهزة الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء بشكل رئيسي في الجوانب الأربعة التالية:

أولًا، يُحسّن استخدام المواد الجديدة وتقنيات المعالجة الحديثة معدل الكشف بالأشعة تحت الحمراء للمستشعر، ويزيد من طول موجة الاستجابة، ويُقلل من زمن الاستجابة. كما ترتفع حساسية البكسل وكثافته، ويتحسن أداء مقاومة التداخل، وتنخفض تكلفة الإنتاج. على سبيل المثال، طُرح في السوق نوع جديد من تقنية الاستشعار الكهروحرارية التي تمزج بين الأغشية الرقيقة والسيراميك، مما يجعل من الممكن ترتيب المكونات الحساسة في مصفوفات.

أما النوع الثاني فهو المستشعر واسع النطاق ومتعدد الوظائف. مع تطور تكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة والتوسع المستمر في مجالات تطبيق المستشعرات، تتطور مستشعرات الأشعة تحت الحمراء من مستشعرات صغيرة أحادية الوظيفة إلى مستشعرات واسعة النطاق ومتعددة الوظائف.

على سبيل المثال، لا يستطيع جهاز الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء واسع النطاق الذي تم تطويره في الخارج قياس مجال درجة الحرارة فحسب، بل يمكنه أيضًا الحصول على وظيفة الكشف عن جسم الإنسان التي لا يمتلكها جهاز الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء المتقدم والصغير (أي أنه يمكن تحديد موقع الفرد في الفضاء بدقة، حتى لو كان الإنسان غير نشط، يمكن التعرف عليه أيضًا) أو مراقبة أمن المناطق واسعة النطاق ووظائف أخرى، وهو مناسب جدًا للتطبيقات في أتمتة المنازل والرعاية الطبية والحماية الأمنية وغيرها من المناسبات.

يوجد أيضًا مستشعر حرارة بالأشعة تحت الحمراء أكثر شيوعًا، حيث يمكنه حساب درجة حرارة سطح الجسم عن طريق قياس شدة الإشعاع تحت الأحمر المنبعث منه دون لمسه، مما يتيح للمستخدم قياس درجة حرارة الأهداف التي يصعب الوصول إليها أو تحريكها بسهولة. مستشعر الحرارة بالأشعة تحت الحمراء RS-WD-HW-* هو مستشعر متكامل. يضم المستشعر والنظام البصري والدائرة الإلكترونية داخل غلاف من الفولاذ المقاوم للصدأ، مما يسهل تركيبه. يمكن توصيله بسرعة بموقع التركيب عبر الخيط القياسي الموجود على الغلاف. كما تتوفر خيارات متنوعة (أنواع مختلفة من الأجهزة، شاشات كبيرة، أغطية واقية لمسح بيانات التسجيل الإلكتروني، مؤشرات ليزر، أقواس تثبيت قابلة للتعديل، إلخ) لتلبية متطلبات ظروف العمل المختلفة.

بالإضافة إلى ذلك، فقد أدى تطوير مستشعر متعدد الأطياف جديد إلى تحسين وظائف مصفوفة التصوير بالأشعة تحت الحمراء بشكل كبير.

أما العامل الثالث فهو ذكاء المستشعر. عادةً ما تحتوي مستشعرات الأشعة تحت الحمراء الذكية الجديدة على معالجات دقيقة متعددة مدمجة، مزودة بوظائف متقدمة لمعالجة الإشارات الرقمية أو التعويض، مثل تحويل فورييه، وتحويل المويجات، ووظيفة التشخيص الذاتي، والاتصال الرقمي ثنائي الاتجاه، وغيرها من الوظائف، مما يجعل المستشعر أكثر استقرارًا وموثوقية. كما تتحسن أداءاته بشكل كبير، مثل نسبة الضوضاء وسهولة الاستخدام.

رابعًا، يتمثل التطور في زيادة تصغير حجم أجهزة الاستشعار ودمجها. فباستخدام تقنية التكامل على الرقاقة (بما في ذلك استبدال الخلايا العمياء، وتصحيح عدم التجانس، ووظائف معالجة الصور الجزئية، وما إلى ذلك) وغيرها من هياكل الأجهزة الجديدة وتقنيات عمليات التصنيع الجديدة، في أنظمة MEMS (الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة)، وحتى أنظمة NEMS القائمة على تقنية النانو والمُشغَّلة بواسطة النظام الكهروميكانيكي، تم تقليل حجم مستشعر الأشعة تحت الحمراء بشكل كبير، وانخفض استهلاك الطاقة بشكل كبير، وتحسن مستوى التكامل بشكل ملحوظ.

وفي الوقت نفسه، وكما يظهر البحث الأخير لشركة ريكا سينسورز، فإن فوائد تحسين الإنتاجية وأداء الشركة يمكن أن تجعل تطبيق ممارسات الإدارة الأساسية أمرًا يستحق العناء.

لمعرفة المزيد عن حلول الاستشعار من الشركات المصنعة الأصلية، تفضل بزيارة موقع Rika Sensors للاطلاع على المزيد من المراجعات والنصائح والإرشادات. شركة هونان ريكا للتكنولوجيا الإلكترونية المحدودة ستلبي جميع احتياجاتك. تفضل بزيارتنا!

أثناء تصنيع حلول الاستشعار، نولي اهتمامًا دائمًا للتكنولوجيا وجودة المنتج.

نحن نبيع حلول الاستشعار ونركز على إجراءات التشغيل وأنظمة مراقبة البيئة في مرافق التصنيع.

على الرغم من أن العامل الأساسي في تصنيع حلول الاستشعار هو التكنولوجيا العالية، إلا أن العملاء الأذكياء يدركون أننا بحاجة إلى تحسين جودة المواد ومعايير الإنتاج لدينا.