L'infrarouge est une région commode du spectre pour de nombreuses applications. Il est invisible à l'oeil humain, mais le rayonnement infrarouge fonctionne par les mêmes règles que la lumière visible. Infrarouge utilise le même type général de lentilles, miroirs, sources et détecteurs optiques comme visibles. Il y a quelques différences dans les matériaux, mais les principes sont les mêmes. Donc, si vous voulez faire quelque chose comme le sens de la distance d'un objet, vous pouvez utiliser l'infrarouge pour créer un système optique, mais avoir être complètement discret pour les humains.
Instructions
1 Calculer la quantité d'énergie nécessaire pour atteindre un rapport signal sur bruit de 10 à votre détecteur. Pour une approximation grossière, supposons que le bruit est tout en courant d'obscurité, alors regardez sur la feuille de données pour votre détecteur et trouver la sensibilité et le courant d'obscurité pour votre détecteur.
A titre d'illustration, supposons que vous avez un détecteur avec une sensibilité de 0,95 Ampères / watt, et un courant d'obscurité de 1 nA, qui est de 10 ^ -9 Ampères. Pour obtenir 10 nA de courant, vous aurez besoin 10nA / 0,95 watts de puissance infrarouge, ce qui équivaut à 1,1 x 10 ^ -8 W.
2 Calculer la quantité d'énergie infrarouge nécessaire de l'objet. Puisque vous utilisez une lentille de 2 pouces de diamètre, l'objectif semble sous-tendre un angle solide de (pi x (1/12) ^ 2) / 20 ^ 2 = 5,5 x 10 ^ -5 sr (stéradian). Ceci est essentiellement une mesure de la taille du détecteur recherche de l'objet qui est de faire la réflexion. Pour le système d'exemple, le détecteur doit recueillir 1,1 x 10 ^ -8 watts à 5,5 x 10 -5 ^ sr, qui est de 2,0 x 10 -4 ^ W / sr.
3 Calculez combien d'énergie a besoin de toucher la cible. Supposons que l'objet réfléchit la lumière de manière uniforme dans la direction dans laquelle il est étant éclairé. Ce genre d'un objet est appelé un diffuseur Lambertian, et il reflète la lumière qui frappe dans un angle solide de 2 x pi stéradian.
Le système d'exemple, alors, doit mettre en 2,0 x 10 ^ -4 W / sr sur l'ensemble de l'angle de pi 2 x, ce qui signifie qu'il reflète 2 x pi x 2,0 x 10 ^ -4 W = 1,3 x 10 ^ -3 W , soit 1,3 mW.
4 Trouver une source qui fournira la bonne quantité de puissance à l'objet. Pour le système d'exemple, trouver un laser de 1,55 um qui fournira une puissance de 1,3 mW à l'objet. Fixer le laser à la plate-forme de montage de façon à ce qu'il pointe vers l'extérieur.
5 Mettez le filtre passe-bande devant le photodétecteur et fixer l'ensemble à la lentille. Monter que sur la plate-forme de montage, alignés dans le sens de recueillir la lumière laser et le mettre sur le détecteur.
6 Faire fonctionner le système avec un objet à différentes distances, l'enregistrement de la tension en fonction de la distance. Utilisez ces données pour créer une courbe qui vous donnera la distance en fonction de la tension.
Conseils et avertissements
- Vous avez beaucoup de choix dans la conception d'un système infrarouge. Le processus décrit ici vous aidera à évaluer les performances de tout système que vous sélectionnez. Il y a des complications supplémentaires en fonction de la qualité de l'optique, les propriétés de l'objet, et le coût, le volume et les contraintes d'alimentation électrique, mais cette procédure vous aideront à évaluer différentes approches.
- Le laser sélectionné ici fonctionne à 1,55 um, une longueur d'onde qui est «à sécurité oculaire," mais cela ne signifie pas qu'il n'y a pas de danger, juste que le risque pour la santé est minime. Soyez prudent, et ne pas regarder dans le faisceau.