عدسة فريسنل المستخدمة في نظام مستشعر الأشعة تحت الحمراء
يمكن تقسيم أنظمة الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء إلى خمس فئات وفقًا لوظائفها. وهي أنظمة قياس تستخدم الأشعة تحت الحمراء كوسيط. وبحسب آلية الكشف، يمكن تقسيمها إلى كاشفات ضوئية وكاشفات حرارية. وقد استُخدمت تقنية الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء على نطاق واسع في العلوم والتكنولوجيا الحديثة، والدفاع الوطني، والصناعة، والزراعة، وغيرها.
لقد تطورت تقنية الأشعة تحت الحمراء حتى يومنا هذا وأصبحت معروفة للجميع. تُستخدم هذه التقنية على نطاق واسع في التكنولوجيا الحديثة، وتكنولوجيا الدفاع الوطني، والتكنولوجيا الصناعية والزراعية، وغيرها من المجالات. نظام استشعار الأشعة تحت الحمراء هو نظام قياس يستخدم الأشعة تحت الحمراء كوسيط، ويمكن تقسيمه إلى خمس فئات وظيفية: (1) مقياس الإشعاع، يُستخدم لقياس الإشعاع والطيف؛ (2) نظام البحث والتتبع، يُستخدم للبحث عن هدف الأشعة تحت الحمراء وتتبعه، وتحديد موقعه المكاني، وتتبع حركته؛ (3) نظام التصوير الحراري، الذي يُنتج صورة توزيعية لإشعاع الأشعة تحت الحمراء للهدف بأكمله؛ (4) نظام تحديد المدى والاتصالات بالأشعة تحت الحمراء؛ (5) النظام الهجين، وهو عبارة عن دمج نظامين أو أكثر من الأنظمة المذكورة أعلاه.
نظام استشعار الأشعة تحت الحمراء
يتكون الجهاز بشكل أساسي من مادة ذات معامل كهروحراري عالٍ، مثل سيراميك زركونات تيتانات الرصاص، وتانتالات الليثيوم، وكبريتات تيتانيوم ثلاثي الجليسريل، وغيرها. يُصنع عنصر الكشف بأبعاد 2 × 1 مم، ويُركّب عنصر واحد أو اثنان في كل كاشف. يُوصل عنصر الكشف على التوالي مع عنصري الكشف الآخرين بقطبية معكوسة لكبح التداخل الناتج عن ارتفاع درجة حرارته. يحوّل عنصر الكشف الإشعاع تحت الأحمر المُكتشف والمُستقبل إلى إشارة جهد ضعيفة، تُضخّم بواسطة أنبوب تأثير المجال المُثبّت في المجس وتُخرج للخارج. لتحسين حساسية الكشف وزيادة مسافة الكشف، تُركّب عدسة فريسنل أمام الكاشف. تُصنع العدسة من بلاستيك شفاف، ويُقسّم كل جزء منها إلى عدة أجزاء متساوية لتشكيل عدسة مزودة بنظام بصري خاص، يعمل بالتنسيق مع دائرة التضخيم لتضخيم الإشارة بأكثر من 70 ديسيبل، مما يسمح بقياس حركة الأشخاص ضمن نطاق 10 إلى 20 مترًا. لقد تم استخدام نظام الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء المزود بعدسة فريسنل على نطاق واسع في العديد من المجالات، مثل: استشعار درجة حرارة جسم الإنسان، ونظام المنزل الذكي، ومجال الذكاء الاصطناعي للروبوتات، ومجالات استشعار الأشعة تحت الحمراء المختلفة للإنسان.
تمتص عدسة فريسنل الأشعة تحت الحمراء ذات الأطوال الموجية الأخرى
يبلغ الطول الموجي المركزي للأشعة تحت الحمراء المنبعثة من جسم الإنسان 9-10 ميكرومتر، وتكون حساسية عنصر الكشف ثابتة تقريبًا في نطاق 0.20 ميكرومتر. يوجد في أعلى المستشعر نافذة مزودة بعدسة فريسنل، حيث يسمح هذا النطاق بمرور الضوء بأطوال موجية تتراوح بين 7 و10 ميكرومتر، وهو ما يكفي لكشف الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من جسم الإنسان. تمتص عدسة فريسنل الأشعة تحت الحمراء ذات الأطوال الموجية الأخرى، مما يجعل هذا المستشعر مثاليًا لكشف الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من جسم الإنسان.
