Az ipari folyamatok biztonsági és minőségi monitorozása

Az elektronika területén az infravörös sugárzás (vagy „fény”) érzékelők számos, jól megalapozott alkalmazása található. Ez a technológia alkotja a vezeték nélküli kommunikációs rendszerek gerincét, még olyan apróságoknál is, mint a TV távirányítói. Ez a pirométerek és a hőkamerák működésének alapja is. Eközben a precíziós infravörös detektorokat széles körben alkalmazzák.

Minden anyag elnyeli az elektromágneses sugárzást a maga jellegzetes módján. Ezt a jelenséget olyan gázérzékelőkben használják, mint például a népszerű NDIR, nem diszperzív infravörös érzékelők a szén-dioxid kimutatására. Az IR sugárzást használó hasonló detektorok azonban sokkal szélesebb körűek. Mindenekelőtt olyan eszközökről van szó, amelyek elemzik a levegő minőségét és az ipari üzemekből, valamint a belső égésű motorral felszerelt járművekből származó gázok összetételét. Természetesen az infravörös spektroszkópia lehetővé teszi a színtelen és szagtalan anyagok elemzését, ezért széles körben alkalmazzák a modern biztonsági rendszerekben is. Ilyen például a gázipar (szivárgások jelzése) vagy a bányászat, ahol az infravörös detektorok segítenek kimutatni a metánt és más veszélyes vegyi anyagokat. Ugyanezt a módszert alkalmazzák a sűrített tisztítószereket és kozmetikumokat (dezodorokat) előállító gyárakban a dobozok szivárgásának ellenőrzésére.
Az IR lézersugarak használata nem korlátozódik a gázok elemzésére. Alkalmazásuk másik területe a vízminőség vizsgálata (vízművek, szennyvíztisztító telepek). Ugyanezen feltételezéseken alapuló egyéb megoldások megtalálhatók az orvostudományban (például a véráramlás vizsgálata a kapillárisokban), a mikrobiológiában, valamint a meteorológiában és a klimatológiában. Az infravörös detektorok szintén kulcsfontosságú elemei a modern vasúti biztonsági rendszereknek, ahol figyelemmel kísérik a mechanikus alkatrészek tartósságát. Széles körben használják őket tűzvédelmi rendszerekben is, pl. a petrolkémiai iparban.

Infravörös érzékelők a VIGO Systemtől

A VIGO System története az 1980-as évekig, és a lengyel tudósok által a Katonai Műszaki Egyetemen végzett kutatásokig nyúlik vissza. Ma, az ezen tapasztalatok alapján felépített vállalat világelső az infravörös fotondetektorok gyártásában. A VIGO által alkalmazott gyártási folyamat a MOCVD módszeren alapul (fémből és szerves vegyületből álló párokat használva). Ennek a folyamatnak köszönhetően rendkívül precíz detektorok készíthetők. A VIGO System által gyártott detektorok jelenleg a Marson is megtalálhatók, mivel az amerikai Curiosity rover és az európai Schiaparelli leszállóegység fedélzeti műszereinek építésénél is felhasználták őket.
A VIGO termékek tipikus szállítási ideje körülbelül 2 hét. Ez az időszak hosszabb lehet speciálisabb modulok, nagyobb mennyiségek és az egyedi vásárlói igényekhez igazított termékek esetében.

Infravörös detektorok alkalmazása az iparban és kutatási területeken

A TME által kínált modulokat kutatásban, valamint ipari környezetben használják. Felhasználásuk könnyen megvalósítható. Az alábbiakban termékpalettákból kerül bemutatásra egy részlet, amely magasan specializált modulokat, valamint univerzális megoldásokat tartalmaz számos iparág számára. Az alább bemutatott modulok mellett a termékcsalád magában foglalja a THT kivitelezésű fotovoltaikus szenzorokat is.

LabM-I-10.6 laboratóriumi infravörös érzékelők

Ezt a modult laboratóriumi alkalmazásokhoz tervezték, és az ingyenes Smart Manager szoftverrel konfigurálható. A felhasználó beállíthatja az eszköz paramétereit: erősítés (40 dB-ig), működési frekvencia (1,5 MHz, 15 MHz, 100 MHz), hőmérséklet-szabályozás és egyéb lehetőségek. Az érzékelő az IR sugárzás polarizációjára érzékeny. Az optimális hullámhossz 10,6 µm (ami azonosítható, ha megnézzük a termék számát), a teljes érzékelési tartomány 2 µm és 12 µm közötti hullámhosszt takar. Az ilyen széles észlelési tartománynak köszönhetően a modul használható lézersugárzók kalibrálására. A félvezetőgyártásban, a glükóz monitorozásában (diabetológia) és a fogászatban is használják. (1. ábra) A LABM-I-10.6 modul paramétereit a felhasználó módosíthatja és beállíthatja.

1. ábra LABM-I-10.6

Mid-IR detektorok, a LabM-I-6 modell

A fent leírt modellhez hasonlóan a LabM is elsősorban laboratóriumi műveletekre tervezett termék. Ez is tartalmaz konfigurálható szoftvert. A modulok közötti különbség elsősorban az érzékelési tartományuk, amely ebben az esetben szelektívebb és 3–7,5 µm (optimálisan 6 µm) hullámhosszt fed le, amelyet MWIR-nek (közepes hullámhosszú Infravörösnek) neveznek. A LabM-I-6 magasabb mintavételi sebességet is elér (akár 200 MHz-ig). Ezen jellemzők miatt ezt a detektort elsősorban a gázösszetétel elemzéséhez használják, pl. kilélegzett levegővizsgálathoz (gyógyszer), a kipufogógáz-alkatrészek (autóipar, üvegházhatást okozó gázok kibocsátása) vagy szivárgásérzékelés (gáz- és petrolkémiai ipar) meghatározásához.

Miniatűr IR érzékelőmodulok, a microM-10.6 modell

Ezt a miniatűr modult helytakarékos alkalmazásokhoz tervezték. Nagy látószöget (elfogadható szöget) kínál – kb. 85°. Nincs beépített feszültségfigyelője vagy hűtőmodulja (csak egy DC előerősítőt tartalmaz), amelyet figyelembe kell venni a végső eszköz kialakításakor. Ez egy általános célú termék (lézeres kalibrálás, CO₂-mérések), amely nagy spektrális tartományban (kb. 2-12 µm) működik, de „hosszú hullámú infravörös” (LWIR) sávra optimalizálták. (2. ábra)

2. ábra MicroM-10.6 miniatűr IR érzékelőmodul

UM-10.6 és UM-I-10.6 – általános felhasználású detektorok

A microM-10.6 modulhoz hasonló észlelési paraméterek megtalálhatók az UM-10.6 és az UM-I-10.6 modellekben. Mint minden itt bemutatott VIGO System termék esetében, ennek a készüléknek is van egy cink-szelenidből készült ablaka, anti-reflexív bevonattal. Az ilyen vegyületből készült lencsék átviteli spektruma körülbelül 2 µm és 22 µm között mozog, ami tökéletesen megfelel az infravörös detektorok jellemzőinek. A modulok tartókonzollal (M4 menetes furat) vannak felszerelve, tápegység-csatlakozóval (2,5 V-tól 5,5 V-ig, tipikusan 5 V DC), kimeneti csatlakozóval (AC jel kerül az SMA koaxiális aljzatba) és egy csatlakozóval a feszültség ellenőrzéséhez, amely ellátja az előerősítőt (ami szükséges az ellentételezés pontos kompenzálásához). Hűtőbordával és hűtőventilátorral ellátott termoelektromos modul (amely ugyanabból a forrásból táplálkozik, mint az érzékelő-áramkör) biztosítja az egész eszköz hatékony hűtését. Egy ilyen átfogó ugyanakkor kompakt kialakítás, megkönnyíti a VIGO System megoldások kiépítését, és csökkenti azok telepítési költségeit. (3. ábra)

3. ábra A VIGO System érzékelőinek blokkdiagramja

Ultra nagy sebességű IR érzékelőmodulok
(UHSM-10.6, UHSM-I-10.6)

Az UHSM-10.6 egy ultra nagy frekvenciás detektor, 10,6 μm nyalábra optimalizálva. Ilyen paraméterek egy 0,05 × 0,05 mm-es fotovoltaikus elem használatának köszönhetően érthetők el (a fent tárgyalt modellekben az oldalhossz 1 mm). 1 GHz üzemi frekvenciával a modult lézeres távolságmérésben (beleértve a 3D szkennelést) és interferometriában alkalmazzák. Felhasználása széles körben lehetséges: a kommunikációtól kezdve az ipari precíz minőségellenőrzésen át a tudományos alkalmazásokig olyan tudományterületeken, mint a metrológia, a szeizmológia, a csillagászat és a kémia. Az ilyen paraméterekkel rendelkező detektorokat a kettős fésű spektroszkópiában használják. (4. ábra)

4. ábra Az UHSM-10.6

Ultra nagy sebességű modulok

Az UHSM-I-10.6 modell esetében a paraméterek és az alkalmazási terület hasonló a korábban tárgyalt típusokéhoz, de van egy teljes méretű fotovoltaikus érzékelő az objektívben („I” a termékszimbólum jelentése: „immersed” ). Ez lehetővé teszi a magas jel-zaj arány (SNR) elérését, miközben kissé csökkenti a maximális frekvenciát (700 MHz) és az elfogadható szöget (80°-tól 36°-ig).

Gázspektrometria UM-I-6 infravörös detektorral

Az UM-I-6 modul hasonlít a fent leírt megoldások kialakításához. Megkülönböztető jellemzője, hogy 6 µm hullámhosszúságú sugárzásra optimalizálták – ez teszi a LabM-I-6 laboratóriumi detektor univerzálisabb változatává, amely alkalmas ipari körülmények között történő működésre is. Az ilyen paraméterekkel rendelkező eszközöket a kipufogógáz denitrifikálásának (a nitrogén-oxid-kibocsátás csökkentése), a szén-monoxid és az ammónia kimutatásának nyomon követésére használják (főként ipari hűtőrendszerekben). (5. ábra)

5. ábra Egy tipikus VIGO System modul oldalnézete és keresztmetszete

VIGO System detektorok rendelése és leszállítása

A TME-nél mindig ügyelnek arra, hogy az általuk kínált termékek közvetlenül a raktárból elérhetőek legyenek. A katalógusban szereplő készletszintek konkrétan a logisztikai központ polcain tárolt termékek számát jelentik. A szállítási idő tehát a minimumra csökken. A VIGO System detektorok esetében azonban a TME úgy döntött, hogy kivételt tesz a szabály alól. Ezek rendkívül speciális termékek, amelyeket rendszerint szigorúan meghatározott felhasználásra rendelnek meg. Ezenkívül a gyártó lehetőséget kínál a modulok testreszabására, hogy megfeleljenek a vevők és projektjeik által meghatározott követelményeknek.Természetesen ezek a termékek is a szokásos módon, az online katalóguson keresztül megrendelve vásárolhatók meg. Speciális termékek esetén kérjük, hogy vegye fel a kapcsolatot a TME export osztályával (Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.), valamint az ajánlatért felelős mérnökeivel.

TME Hungary Kft.
1146 Budapest, Hermina út 17.
Tel.: +36 1 220 67 56

E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
(https://www.tme.eu/hu/news/library-articles/page/43143/VIGO-System-infravoros-erzekelok/)