IR là gì? Cảm biến IR, hồng ngoại là gì? Đặc điểm, cách hoạt động IR

Cảm biến hồng ngoại (hay cảm biến hồng ngoại) là một công nghệ quen thuộc được ứng dụng rộng rãi trong nhiều khía cạnh của cuộc sống hiện nay. Mặc dù hầu hết chúng ta đều đã sử dụng công nghệ này nhưng không phải ai cũng biết tia hồng ngoại là gì, cảm biến hồng ngoại là gì cũng như đặc điểm và hoạt động điển hình của cảm biến hồng ngoại. Trong bài viết này, tuyengiaothudo.vn sẽ cung cấp một số thông tin giá trị nhất về IR, mời các bạn tham khảo nhé!

IR là gì?

IR là viết tắt của Infrared Ray, dịch là tia IR, hay tia hồng ngoại. Đây là một dạng năng lượng bức xạ hồng ngoại có bước sóng lớn hơn ánh sáng mà mắt người thường có thể nhìn thấy. Thay vào đó, chúng ta chỉ có thể cảm nhận chúng thông qua nhiệt độ.

Có thể nói, mọi vật thể tồn tại trong vũ trụ này đều có mức độ bức xạ riêng biệt, bao gồm cả mặt trời và lửa – hai nguồn phát ra bức xạ nhiệt độ cao, trong đó có tia hồng ngoại.

William Herschel – nhà thiên văn học nổi tiếng người Anh đã tiến hành một thí nghiệm vào năm 1800 và đây cũng là bước ngoặt quan trọng giúp nhân loại phát hiện ra sự tồn tại của ánh sáng IR.

Cụ thể, ông chia tia nắng mặt trời thành nhiều màu khác nhau bằng bộ lọc, sau đó đặt nhiệt kế ở mỗi màu để đo nhiệt độ. Khi ông di chuyển nhiệt kế từ màu xanh sang màu đỏ, ông ghi nhận được sự tăng dần nhiệt độ. Quan trọng hơn, Herschel phát hiện ra rằng nhiệt độ ngoài đầu đỏ của quang phổ thậm chí còn cao hơn nhiệt độ đo được ở đầu đỏ.

Điều này có nghĩa là ngoài ánh sáng khả kiến, còn có một dạng sóng điện từ có thể tạo ra nhiệt mà mắt thường không nhìn thấy được – còn gọi là tia hồng ngoại.

Cảm biến IR là gì? Cảm biến IR hoạt động như thế nào

Cảm biến hồng ngoại (hay cảm biến hồng ngoại) là loại cảm biến sử dụng ánh sáng hồng ngoại để phát hiện, đo lường và trao đổi tín hiệu giữa các thiết bị khác nhau. Ngoài ra, cảm biến hồng ngoại còn được sử dụng để nhận dạng các vật thể khó nhận dạng trong bóng tối. Hiện nay, loại cảm biến hồng ngoại này thường xuất hiện trong công nghệ điều khiển từ xa, hệ thống an ninh, cảm biến chuyển động,…

Cụ thể, cảm biến hồng ngoại có cơ chế hoạt động như sau:

• Tín hiệu hồng ngoại: Công nghệ này sẽ sử dụng nguồn sáng hồng ngoại (thường là đèn, đèn LED…) để phát ra tia hồng ngoại.
• Tương tác với vật thể: Tia IR phát ra từ cảm biến hồng ngoại sẽ chạm vào và tương tác với các vật thể trong môi trường.
• Phản xạ/hấp thụ: Tùy thuộc vào đặc điểm và tính chất, các vật thể trong môi trường có thể phản xạ hoặc hấp thụ tia hồng ngoại.
• Thu thập tín hiệu: Cảm biến hồng ngoại sẽ thu thập tín hiệu từ mức phản xạ hoặc hấp thụ của vật thể.
• Xử lý tín hiệu: Tín hiệu thu được sẽ được mạch điện tử trong cảm biến hồng ngoại xử lý để đo sự thay đổi. Thông thường, sự thay đổi này sẽ phản ánh các thuộc tính của vật thể như khoảng cách, nhiệt độ.
• Phân tích, đánh giá: Thông tin đã xử lý sẽ được sử dụng để phân tích và đánh giá, chẳng hạn như xác định khoảng cách, nhiệt độ hoặc sự hiện diện của các vật thể…

Đặc điểm của cảm biến hồng ngoại

Sau đây là một số tính năng đặc trưng của cảm biến IR:

• Do bước sóng của ánh sáng khả kiến ​​thấp hơn bước sóng của tia IR nên mắt thường không thể nhìn thấy tia hồng ngoại mà chỉ có thể cảm nhận được nhiệt độ.
• Tia hồng ngoại không thể xuyên qua vật cản, do đó bạn sẽ không thể điều khiển TV bằng điều khiển từ xa nếu có vật cản giữa TV và điều khiển từ xa.
• Cảm biến hồng ngoại tiêu thụ ít điện năng vì chúng thường sử dụng đèn LED hồng ngoại cường độ thấp để tiết kiệm năng lượng.

Thiết bị nào sử dụng công nghệ cảm biến IR?

Hiện nay, cảm biến hồng ngoại được sử dụng rộng rãi trong nhiều thiết bị điện tử như máy lạnh, quạt, tivi… cùng với các sản phẩm tích hợp tính năng điều khiển từ xa bằng hồng ngoại.

Ngoài ra, cảm biến hồng ngoại sẽ xuất hiện trên các dòng camera hồng ngoại hiện đại ngày nay, thường là camera giám sát hoặc camera ngoài trời. Cụ thể, các camera này sẽ chụp hình ảnh đen trắng bằng cách chiếu tia hồng ngoại vào vật thể. Không chỉ vậy, cảm biến hồng ngoại còn được ứng dụng trong công nghệ FaceID, nhận dạng khuôn mặt…

Tia hồng ngoại trong các thiết bị công nghệ có gây hại không?

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng tia IR có trong hầu hết các công nghệ cảm biến hồng ngoại được tích hợp vào các thiết bị điện tử hiện nay không ảnh hưởng đến sức khỏe người dùng.

Lý do là vì chúng được sử dụng ở cường độ thấp và thường phải trải qua nhiều vòng kiểm tra nghiêm ngặt để đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người sử dụng. Do đó, bạn hoàn toàn có thể yên tâm khi sử dụng các thiết bị điện tử sử dụng công nghệ cảm biến hồng ngoại.

Tuy nhiên, hãy cẩn thận với các thiết bị có cường độ IR cao như lò sưởi, bếp hồng ngoại,… vì chúng có thể gây bỏng hoặc gây ra những sự cố không đáng có trong quá trình sử dụng.

Làm thế nào để nhận biết tia IR?

Như đã đề cập ở trên, chúng ta không thể nhìn thấy tia hồng ngoại bằng mắt thường. Tuy nhiên, camera điện thoại vẫn có thể giúp bạn phát hiện và nhận dạng các tia hồng ngoại tồn tại trong môi trường xung quanh.

Rất đơn giản, bạn chỉ cần giơ camera điện thoại lên và nhìn xung quanh môi trường tối, nếu thấy một chấm đỏ trên màn hình thì tức là có thiết bị phát ra tia hồng ngoại. Cách này thường được nhiều bạn trẻ sử dụng khi đi đến nơi lạ để đề phòng kẻ xấu lắp camera hồng ngoại với mục đích xấu.

Tác hại ít người biết của tia hồng ngoại

Ngày nay, tia hồng ngoại không chỉ được sử dụng trong công nghệ cảm biến hồng ngoại mà còn được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống như y học, quân sự, thiên văn học, v.v.

Mặc dù tia hồng ngoại trong các thiết bị công nghệ có cường độ khá thấp và không gây hại cho sức khỏe con người nhưng nếu tiếp xúc với tia hồng ngoại trong điều kiện không an toàn, chúng có thể gây ra nhiều tác hại như:

Có hại cho da

Nếu bạn tiếp xúc với tia IR cường độ cao, da và các mô cơ thể của bạn có thể bị tổn thương. Sóng hồng ngoại tương tự như sóng nhiệt và có thể gây ra nhiệt khi tương tác với các vật thể. Bạn cần đặc biệt cẩn thận với tia laser vì chúng là tập hợp các bức xạ điện từ được khuếch đại. Chúng có thể đốt cháy kim loại và da của bạn không thể tránh khỏi bị ảnh hưởng và tổn thương khi tiếp xúc với chúng.

Ngoài ra, ánh sáng mặt trời còn chứa tia hồng ngoại và tia cực tím có thể gây hại cho da nếu bạn không sử dụng kem chống nắng khi di chuyển ngoài trời. Ngồi trong xe ô tô không loại trừ khả năng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố này, vì vậy tốt nhất bạn nên sử dụng miếng dán cách nhiệt, chống tia UV, tia IR…

Tổn thương mắt

Những người làm việc trong môi trường đòi hỏi phải tiếp xúc thường xuyên với tia hồng ngoại có thể bị tổn thương mắt nếu tình trạng này kéo dài. Bởi vì mắt người rất nhạy cảm, đặc biệt là với bức xạ hồng ngoại cường độ cao.

Tiếp xúc với bức xạ hồng ngoại cao có thể gây ra một số vấn đề về mắt như: tổn thương tinh thể, tổn thương giác mạc… Để hạn chế tác động tiêu cực của tia IR, bạn không nên nhìn vào mặt trời quá lâu và đừng quên sử dụng kính bảo hộ chuyên dụng khi làm việc gần bức xạ hồng ngoại cường độ cao.

Hiệu ứng nhà kính

Bức xạ hồng ngoại cũng là một trong những tác nhân gây ảnh hưởng đến hiệu ứng nhà kính và gây ra hàng loạt vấn đề đáng lo ngại cho môi trường sống của chúng ta.

Cụ thể, bề mặt trái đất và mây sẽ hấp thụ bức xạ từ mặt trời, sau đó phát ra bức xạ IR vào khí quyển. Khi đó, bức xạ hồng ngoại có thể bị giữ lại gần bề mặt trái đất, khiến nhiệt độ trái đất tăng lên và gây ra hiệu ứng nhà kính, đồng thời cũng dẫn đến hàng loạt hậu quả khác nhau như biến đổi khí hậu hoặc xuất hiện các hiện tượng thời tiết cực đoan.

Nguy cơ cháy nổ

Tia hồng ngoại có thể tạo ra nhiệt độ cao khi tương tác với các vật liệu, đặc biệt là vật liệu dễ cháy hoặc dễ nóng chảy, từ đó gây ra các vụ nổ và nhiều mối nguy hiểm khác cho con người. Ngoài ra, tia hồng ngoại còn gây hư hỏng và làm tan chảy, biến dạng các vật dụng làm từ nhựa.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng những tác hại trên chỉ xuất hiện với bức xạ hồng ngoại cường độ cao và trong điều kiện sử dụng không an toàn. Trên thực tế, tia hồng ngoại trên các thiết bị công nghệ thường được kiểm soát chặt chẽ trước khi đến tay người dùng nên bạn có thể yên tâm khi sử dụng chúng trong cuộc sống hàng ngày.

Trên đây là những thông tin cơ bản về tia IR và công nghệ cảm biến hồng ngoại được ứng dụng rộng rãi hiện nay. Nhìn chung, đây là công nghệ khá hữu ích và không gây hại cho sức khỏe con người nếu được kiểm soát ở cường độ thấp. Tuy nhiên, tốt nhất là nên cẩn thận để tránh những tác động tiêu cực từ loại bức xạ này.

Xem thêm: