Fresnel-Linse im Infrarotsensorsystem
Infrarotsensorsysteme lassen sich funktionsbezogen in fünf Kategorien einteilen. Es handelt sich um Messsysteme, die Infrarotstrahlung als Medium nutzen. Nach dem Detektionsmechanismus werden sie in Photonendetektoren und Wärmedetektoren unterteilt. Die Infrarotsensorik findet breite Anwendung in Wissenschaft und Technik, Verteidigung, Industrie und Landwirtschaft.
Die Infrarottechnologie hat sich bis heute weiterentwickelt und ist allgemein bekannt. Sie findet breite Anwendung in der modernen Technologie, der Verteidigungstechnik, der Industrie, der Landwirtschaft und weiteren Bereichen. Infrarotsensorsysteme nutzen Infrarotstrahlung als Medium und lassen sich in fünf Funktionskategorien unterteilen: (1) Radiometer zur Messung von Strahlung und Spektrum; (2) Such- und Verfolgungssysteme zur Suche und Verfolgung von Infrarotzielen, zur Bestimmung ihrer Position und zur Verfolgung ihrer Bewegung; (3) Wärmebildsysteme zur Erstellung von Verteilungsbildern der gesamten Infrarotstrahlung eines Ziels; (4) Infrarot-Entfernungsmess- und Kommunikationssysteme; (5) Hybridsysteme, die zwei oder mehr der oben genannten Systeme kombinieren.
Infrarotsensorsystem
Es besteht hauptsächlich aus einem Material mit hohem pyroelektrischem Koeffizienten, wie z. B. Bleizirkonattitanat-Keramik, Lithiumtantalat, Triglyceryltitansulfat usw. Das Detektorelement hat eine Größe von 2 × 1 mm. In jedem Detektor sind ein oder zwei davon verbaut. Um Störungen durch die Eigenerwärmung zu unterdrücken, sind die beiden Detektorelemente in Reihe und gegenpolig geschaltet. Das Detektorelement wandelt die detektierte und empfangene Infrarotstrahlung in ein schwaches Spannungssignal um, das in der Sonde verstärkt und ausgegeben wird. Um die Empfindlichkeit des Detektors zu erhöhen und die Erfassungsreichweite zu vergrößern, wird üblicherweise eine Fresnel-Linse vor dem Detektor angebracht. Die Linse besteht aus transparentem Kunststoff. Jeder der beiden Linsenteile ist in mehrere gleich große Segmente unterteilt, die zusammen mit einem speziellen optischen System und der Verstärkerschaltung das Signal um mehr als 70 Dezibel verstärken. Dadurch können Bewegungen von Personen in einem Bereich von 10 bis 20 Metern erfasst werden. Das Infrarotsensorsystem mit Fresnel-Linse findet mittlerweile in vielen Bereichen breite Anwendung, beispielsweise bei der Messung der Körpertemperatur, in Smart-Home-Systemen, im Bereich der Roboter-KI und in verschiedenen Bereichen der Infrarotsensorik am Menschen.
Die Infrarotstrahlen anderer Wellenlängen werden von der Fresnel-Linse absorbiert.
Die zentrale Wellenlänge der vom menschlichen Körper emittierten Infrarotstrahlung liegt bei 9–10 µm, und die Wellenlängenempfindlichkeit des Detektionselements ist im Bereich von 0,20 µm nahezu konstant. Am oberen Ende des Sensors befindet sich ein Fenster mit einer Fresnel-Linse. Diese Linse lässt Licht im Wellenlängenbereich von 7–10 µm durch, was optimal für die Detektion der menschlichen Infrarotstrahlung ist. Infrarotstrahlen anderer Wellenlängen werden von der Fresnel-Linse absorbiert. Dadurch entsteht ein speziell für die Detektion menschlicher Infrarotstrahlung entwickelter Sensor.
