Infrarotsensor

Ein Infrarotsensor detektiert Infrarotlicht (IR). Ein solcher Sensor besteht aus einem temperaturempfindlichen Pyrosensor aus Bleisulfid oder Lithium-Tantalat (LiTaO3), der auf Temperaturänderungen reagiert und dabei eine elektrische Spannung generiert. Dieser Effekt der Pyroelektrizität tritt nur bei pyroelektrischen Kristallen auf.

Vom Aufbau her bestehen IR-Detektoren aus einem metallischen Gehäuse in dem sich die temperaturempfindlichen Sensorkristalle befinden, die bei Temperaturänderungen eine Spannung generieren. Um den sensitiven Wellenlängenbereich einzugrenzen, sind die Sensorkristalle mit einem Infrarotfilter abgedeckt. Die von den Sensorelementen abgegebene Spannung wird in einem Verstärkerelement, beispielsweise einem Feldeffekttransistor, verstärkt und steht danach für die Weiterverarbeitung zur Verfügung.

IR-Sensoren haben ihre höchste spektrale Empfindlichkeit im Wellenlängenbereich von etwa 1 µm und 20 µm. Je nach Anwendung werden mit einem Filterglas bestimmte Wellenlängen ausgefiltert. Bei Passiv-Infrarot-Bewegungsmeldern (PIR) ist es der mittlere Infrarotbereich zwischen 7 µm und 15 µm. Man kann die Wellenlänge auch durch die Wahl der pyrotechnischen Kristalle selektieren.

Temperaturempfindlicher PIR-Sensor eines Bewegungsmelders, 
   Foto. futurlec.com

Temperaturempfindlicher PIR-Sensor eines Bewegungsmelders, Foto. futurlec.com

Die im Infrarotlicht arbeitenden Fotodioden können in Kombination mit Infrarotfiltern und Linsensystemen wie Selfoc-Linsen oder Fresnel-Linsen auch unterschiedliche Wärmestrahlungen über größere Entfernungen detektieren. Dadurch können Objekte mit unterschiedlichen Temperaturen unterschieden werden.

Infrarotsensor-Array aus 8x8-Infrarotsensoren, 
   Grafik: eu.industrial.panasonic.com

Infrarotsensor-Array aus 8x8-Infrarotsensoren, Grafik: eu.industrial.panasonic.com

Es gibt bereits organische Infrarotsensoren, die als Fotodioden-Arrays als Infrarot-Bildsensoren in der industriellen Bildverarbeitung eingesetzt werden. Die behandelten Infrarotsensoren können nur die gesamte IR-Strahlung einer Körpers erfassen, nicht aber die Verteilung der Temperaturunterschiede. Diese räumliche Temperaturauflösung kann durch Infrarotsensor-Arrays erfasst werden. Auf einem solchen Array, das sich auf einem Chip konzentrieren kann, sind viele Infrarotsensoren angeordnet, die unabhängig voneinander die Temperatur erfassen und daraus ein Wärmebild erstellen. Eingesetzt werden Infrarotsensoren in Pyrometern und Wärmebildkameras für die Thermografie.

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Informationen zum Artikel
Deutsch: Infrarotsensor
Englisch: infrared detector
Veröffentlicht: 18.08.2020
Wörter: 291
Tags: Aktive Bauelemente
Links: Thermografie, Array, Chip, Empfindlichkeit, FET (field effect transistor)