Monitorizarea siguranţei şi calităţii proceselor industriale

• Detectoarele cu infraroşu în practică
• Detectoarele cu infraroşu VIGO System
  • Utilizarea detectoarelor cu infraroşu în industrie şi cercetare
  • Comandarea şi livrarea detectoarelor VIGO System

Detectoarele cu infraroşu în practică

În electronica în sens larg, senzorii de radiaţii (sau de „lumină”) infraroşii au multiple utilizări, unele binecunoscute. Această tehnologie stă la baza sistemelor de comunicaţie fără fir, chiar şi a unora prozaice, precum telecomenzile radio-TV. De asemenea, se află la baza funcţionării pirometrelor şi a camerelor cu termoviziune. În acelaşi timp, detectoarele cu infraroşu sunt utilizate pe scară largă în multe specializări de nişă. În fruntea acestora se află aplicaţiile legate de spectrometrie.

Fiecare substanţă absoarbe într-un mod caracteristic radiaţiile electromagnetice. Acest fenomen este folosit în senzorii de gaz, de exemplu în popularii senzori NDIR (non-dispersive infrared) care detectează dioxidul de carbon. Însă detectoare asemănătoare, care utilizează radiaţia IR, au o şi mai largă utilizare. Este vorba, în primul rând, de echipamente care analizează calitatea aerului şi compoziţia gazelor emise în unităţile industriale şi de vehiculele cu motor cu combustie. Desigur, spectroscopia în infraroşu permite analiza substanţelor incolore şi inodore, de aceea este folosită şi în sistemele de securitate moderne. Un exemplu poate fi aici industria gazelor (semnalizarea neetanşeităţilor) sau mineritul, în care detectorul cu infraroşu ajută la detectarea metanului şi a altor compuşi chimici periculoşi. Aceeaşi metodă este folosită la controlul calităţii în fabricile de produse de curăţare comprimate şi cosmetice (deodorante), pentru a verifica dacă cutiile sunt etanşe.

Analiza efectuată cu ajutorul unui fascicul laser IR nu se limitează la gaze. Unul dintre domeniile de utilizare este şi analiza calităţii apei (conducte, staţii de epurare a apelor uzate). Soluţii diferite, dar bazate pe aceleaşi premise, putem întâlni în medicină (de exemplu în analiza circulaţiei capilare), microbiologie, precum şi în meteorologie şi climatologie. Detectoarele cu infraroşu constituie, de asemenea, un element cheie al dispozitivelor moderne de protecţie din domeniul feroviar, în care monitorizează rezistenţa elementelor mecanice. De asemenea, sunt folosite frecvent în sistemele de protecţie împotriva incendiilor, printre altele în industria petrochimică.

Detectoarele cu infraroşu VIGO System

Povestea VIGO System începe în anii ’80 ai secolului XX, odată cu cercetările efectuate de oamenii de ştiinţă polonezi la Academia Tehnică Militară.  Astăzi, firma creată pe baza acelor experimente este lider mondial în producţia de detectoare de fotoni în infraroşu. Procesul de producţie aplicat de VIGO se bazează pe metoda MOCVD (depunere metalo-organică în faza de vapori). Acest proces permite fabricarea de detectoare care se disting printr-o precizie excelentă. Cea mai bună confirmare a calităţii modulelor oferite de acest producător este utilizarea acestora în programele de explorare ale NASA şi ale Agenţiei Spaţiale Europene. Detectoarele produse de VIGO System vizitează, la ora actuală, planeta Marte. Se numără printre instrumentele aflate la bord în roverul american Curiosity şi în modulul european Schiaparelli.

Timpul standard de livrare pentru produsele VIGO este de aproximativ 2 săptămâni. Această perioadă se poate prelungi pentru module mai specializate, cantităţi mai mari şi produse destinate unor cerinţe individuale ale clientului.

Utilizarea detectoarelor cu infraroşu în industrie şi cercetare

Modulele oferite prin intermediul TME sunt utilizate atât în cercetări ştiinţifice, cât şi în condiţii industriale. Se disting prin uşurinţa de implementare. Vă prezentăm în continuare o parte din sortimentul nostru, care cuprinde module de înaltă specializare, dar şi soluţii universale, destinate utilizării în mai multe ramuri industriale.

Dacă vizitaţi catalogul online, puteţi descoperi sortimentul complet VIGO System din oferta noastră. În afară de modulele prezentate mai jos, puteţi găsi şi senzori fotovoltaici pentru montare prin inserţie în circuitele PCB.

Detectoare cu infraroşu de laborator LabM-I-10.6

Modul destinat aplicaţiilor de laborator. Poate fi configurat cu ajutorul programului tip freeware Smart Manager Software. Utilizatorul are posibilitatea de a modifica parametrii echipamentului: amplificare (până la 40dB), frecvenţa de lucru (1,5MHz, 15MHz, 100MHz), reglarea temperaturii etc. Senzorul este sensibil la polarizarea fasciculului. Lungimea de undă optimă este 10,6µm (ceea ce arată şi cifra din indicativul produsului), iar domeniul de detecţie acoperă radiaţia de la 2µm la 12 µm. Datorită scalei largi, modulul poate fi folosit pentru calibrarea emiţătoarelor laser. De asemenea, este utilizat în producţia de circuite integrate, monitorizarea concentraţiei de glucoză (diabetologie) şi în stomatologie.

LABM-I-10.6

Parametrii modulului LABM-I-10.6 pot fi configuraţi de utilizator.

Detectoare cu infraroşu de lungime de undă medie, modelul LabM-I-6

La fel ca modelul descris mai sus, LabM-I-6 este un produs proiectat în primul rând pentru activităţi de laborator. Şi acesta dispune de posibilitatea configurării din program. Diferenţa dintre module o reprezintă, în primul rând, domeniul de detecţie, care, în acest caz, este mai selectiv, cuprinzând lungimea de undă între 3µm şi 7,5µm (optim 6µm) denumită şi lungime de undă medie a radiației în infraroşu, MWIR (Midwave Infrared). LabM-I-6 atinge şi o frecvenţă mai mare de eşantionare (până la 200MHz). Datorită acestei caracteristici, detectorul este folosit, în principal, în analiza compoziţiei gazelor, de exemplu pentru analiza aerului expirat (medicină), stabilirea componentelor din gazele de ardere (domeniul auto, emisia de gaze cu efect de seră) sau pentru detectarea scurgerilor (industria gazului, petrochimică).

Module miniatură de detecţie IR, microM-10.6

Modul miniatură destinat aplicaţiilor cu spaţiu limitat. Este caracterizat de un unghi larg de vizualizare (unghiul acceptabil de incidență a fasciculului) de 85°. Nu este prevăzut cu element integrat de monitorizare a tensiunii sau cu celulă de răcire (doar un preamplificator care funcţionează în mod DC), ceea ce trebuie luat în considerare atunci când realizăm proiectul. Este un produs de uz general (calibrare lasere, măsurare CO₂), care funcţionează într-un spectru larg (aproximativ 2-12µm), optimizat însă pentru radiația în infraroșu de undă lungă (LWIR).

UM-10.6 şi UM-I-10.6 – detectoare de uz general

Parametri de detecţie asemănători cu modulul microM-10.6 găsim în modelele UM-10.6 şi UM-I-10.6. După modelul tuturor produselor VIGO System prezentate, în echipament este montată o fereastră din seleniu – zinc acoperit de un strat antireflex. Spectrul de transmisie pentru lentilele fabricate din acest compus este cuprins între aproximativ 2µm şi 22µm, ceea ce se înscrie în caracteristicile detectoarelor cu infraroşu. Modulele sunt prevăzute cu un suport de montare (orificiu filetat M4), conector de alimentare (de la 2,5V la 5,5V, în mod standard  5V DC), conector de ieşire (semnal AC aplicat pe soclu coaxial SMA) şi conector pentru monitorizarea tensiunii de alimentare a preamplificatorului (necesar pentru compensarea de precizie a tensiunii de offset) Pentru răcirea modulului a fost folosită o celulă termoelectrică echipată cu radiator şi ventilator (alimentată de la aceeaşi sursă ca şi circuitul detectorului). Această construcţie complexă şi compactă facilitează implementarea soluţiilor VIGO System şi scade costul de instalare a acestora.

Detectoare cu infraroşu de frecvenţă ultraînaltă (UHSM-10.6, UHSM-I-10.6)

UHSM-10.6 este un detector de frecvenţă ultraînaltă optimizat pentru fascicule de 10,6µm. Aceşti parametri au fost atinşi datorită utilizării unui element fotovoltaic cu dimensiunile de 0,05×0,05mm (în modelele descrise mai sus, lungimea laturii este de 1mm). Ajungând la o frecvenţă de lucru 1GHz, modulul este utilizat pentru măsurarea cu laser a distanţei (inclusiv scanare 3D) şi interferometrie. Astfel, este o soluţie potrivită pentru o serie de domenii: de la comunicaţie, controlul de precizie al calităţii în industrie, până la aplicaţii ştiinţifice din discipline precum: metrologie, seismologie, astronomie, chimie. Detectoarele cu aceste specificaţii sunt folosite în spectroscopie cu ajutorul a doi piepteni optici (dual-comb spectroscopy).

În cazul modelului UHSM-I-10.6, avem de-a face cu parametri asemănători şi cu un domeniu de utilizare asemănător. Diferenţa de construcţie constă în montarea unui senzor fotovoltaic la scară completă în lentilă („I” din denumire vine de la „immersed”). Acest lucru a permis obţinerea unui raport înalt semnal-zgomot (SNR) cu o limitare insignifiantă a frecvenţei maxime (700MHz) şi a unghiului admis de incidenţă a fasciculului (de la 80° la 36°).

Spectrometrie de gaze cu detector cu infraroşu UM-I-6

Modulul UM-I-6 aminteşte, prin construcţie, de produsele descrise mai sus. Caracteristica distinctivă a acestuia este optimizarea pentru radiaţiile cu lungimea de undă 6µm, fiind astfel varianta universală a detectorului de laborator LabM-I-6, destinat funcţionării în condiţii industriale. Echipamentele cu aceşti parametri sunt folosite pentru monitorizarea procesului de denitrificare a gazelor de ardere (reducerea emisiilor de oxizi de azot), pentru detectarea oxidului de carbon şi a amoniacului (mai ales în instalaţiile de răcire industriale).

Vedere laterală şi secţiunea unui modul standard VIGO System.

Comandarea şi livrarea detectoarelor VIGO System

La TME avem grijă în permanenţă ca produsele pe care le oferim să fie disponibile pentru cumpărători direct din depozite. Stocul vizibil în catalogul nostru înseamnă chiar numărul de articole păstrate pe raft în centrul nostru logistic. Astfel scurtăm la maximum timpul de livrare până la client. Însă în cazul detectoarelor VIGO System am făcut o excepţie. Este vorba de produse de înaltă specializare, comandate cel mai adesea pentru o aplicaţie strict definită. Mai mult, producătorul oferă posibilitatea adaptării modulelor la cerinţele exprimate de cumpărător în funcţie de proiectul acestuia.

Desigur, aceste produse pot fi comandate în modul obişnuit, prin plasarea unei comenzi în catalogul online. Însă pe toţi cei interesaţi îi invităm să contacteze Departamentul nostru de Export (export@tme.eu), precum şi pe inginerii care se ocupă de ofertă.

Vă invităm să descoperiţi broşura informativă VIGO System.

Text elaborat de Transfer Multisort Elektronik Sp. z o.o.

The original source of text: https://www.tme.eu/ro/news/library-articles/page/43143/Detectoare-cu-infrarosu-VIGO-System/