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Infrarot-Sensorfelder: Berührungslos messen

Infrarotsensoren sind neuerdings mit Dünnschichttechnik in MEMS-basierter Pixelstruktur integriert. Damit setzen sich Applikationen wie Thermografie, Personenerkennung und das Nachtsehen vermehrt durch.

Infrarotsensoren sind neuerdings mit Dünnschichttechnik in MEMS-basierter Pixelstruktur integriert. Bildquelle: © Panasonic

Symboldarstellung von Sensorarrays mit 8x8 Sensorfeldern für Wellenlängen von 8 µm bis 13 µm.

Abtastende und bildgebende IR-Geräte messen Temperaturverteilungen passiv und berührungslos. Infrarotdetektoren werden in thermische Detektoren und Quantendetektoren eingeteilt.

Quantendetektoren

Die Absorption der Strahlung löst mit einem Elektronenübergang im Festkörper ein elektrisches Ausgangssignal aus. Sie weisen sowohl einen perfekten Signal-zu-Rauschabstand als auch sehr kurze Reaktions- bzw. Antwortzeiten auf. Allerdings sind sie auf sehr niedrige Temperaturen abzukühlen, was die größte Hürde für eine breite Anwendung darstellt.

Thermische Detektoren

Wegen des großen spektralen Empfindlichkeitsbereichs, der Stabilität bei hohen Temperaturen und dem großen Rauschabstand sind thermische ungekühlte Detektoren in der Messtechnik und im Verbrauchersegment weit verbreitet. Die absorbierte Strahlung bewirkt einen vom Detektor erfassten Temperaturanstieg. Die Detektoren werden in pyroelektrische Sensoren und Thermopiles unterteilt:

Pyroelektrische Sensoren

Plötzliche Wärmeänderung erzeugt im pyroelektrischen Material ein Spannungssignal. Pyroelektrische Detektoren weisen neben einer hohen Empfindlichkeit (20 bis 40 dB) auch eine hohe spezifische Detektivität auf und werden in hochwertigen Gasanalysatoren, Flammenmeldern und wissenschaftlichen Messinstrumenten verwendet.