ইনফ্রারেড সেন্সর শুধু থার্মোমিটার নয়

সূত্র: ইউলিঙ্ক মিডিয়া

মহামারী-পরবর্তী যুগে, আমরা মনে করি যে ইনফ্রারেড সেন্সর দৈনন্দিন জীবনে অপরিহার্য। যাতায়াতের সময়, গন্তব্যে পৌঁছানোর আগে আমাদের বারবার তাপমাত্রা পরিমাপ করতে হয়। বিপুল সংখ্যক ইনফ্রারেড সেন্সরের মাধ্যমে তাপমাত্রা পরিমাপের আসলে অনেক গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রয়েছে। চলুন, এরপর ইনফ্রারেড সেন্সর সম্পর্কে বিস্তারিত জেনে নেওয়া যাক।

ইনফ্রারেড সেন্সর পরিচিতি

পরম শূন্যের (-২৭৩°C) উপরের যেকোনো বস্তু ক্রমাগত পারিপার্শ্বিক পরিবেশে অবলোহিত শক্তি নির্গত করে। আর অবলোহিত সেন্সর বস্তুটির এই অবলোহিত শক্তি অনুভব করতে এবং তাকে বৈদ্যুতিক উপাদানে রূপান্তরিত করতে সক্ষম। অবলোহিত সেন্সরটি আলোক ব্যবস্থা, শনাক্তকারী উপাদান এবং রূপান্তর বর্তনী নিয়ে গঠিত।

গঠনগত ভিন্নতা অনুসারে অপটিক্যাল সিস্টেমকে ট্রান্সমিশন টাইপ এবং রিফ্লেকশন টাইপে ভাগ করা যায়। ট্রান্সমিশনের জন্য দুটি উপাদানের প্রয়োজন হয়, একটি ইনফ্রারেড প্রেরণ করে এবং অন্যটি ইনফ্রারেড গ্রহণ করে। অন্যদিকে, রিফ্লেক্টরের ক্ষেত্রে কাঙ্ক্ষিত তথ্য সংগ্রহের জন্য শুধুমাত্র একটি সেন্সরই যথেষ্ট।

কার্যপ্রণালী অনুসারে শনাক্তকারী উপাদানকে তাপীয় শনাক্তকারী উপাদান এবং আলোক-বৈদ্যুতিক শনাক্তকারী উপাদানে ভাগ করা যায়। থার্মিস্টর হলো সর্বাধিক ব্যবহৃত থার্মিস্টর। যখন থার্মিস্টর ইনফ্রারেড বিকিরণের সংস্পর্শে আসে, তখন এর তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায় এবং রোধ পরিবর্তিত হয় (এই পরিবর্তন বেশি বা কম হতে পারে, কারণ থার্মিস্টরকে ধনাত্মক তাপমাত্রা সহগ থার্মিস্টর এবং ঋণাত্মক তাপমাত্রা সহগ থার্মিস্টরে ভাগ করা যায়), যা রূপান্তর বর্তনীর মাধ্যমে বৈদ্যুতিক সংকেত আউটপুটে রূপান্তরিত হতে পারে। আলোক-বৈদ্যুতিক শনাক্তকারী উপাদানগুলো সাধারণত আলোক-সংবেদনশীল উপাদান হিসেবে ব্যবহৃত হয় এবং এগুলো সাধারণত লেড সালফাইড, লেড সেলেনাইড, ইন্ডিয়াম আর্সেনাইড, অ্যান্টিমনি আর্সেনাইড, মার্কারি ক্যাডমিয়াম টেলুরাইড ট্রাইনারি অ্যালয়, জার্মেনিয়াম এবং সিলিকন ডোপড উপাদান দিয়ে তৈরি হয়।

বিভিন্ন সিগন্যাল প্রসেসিং এবং রূপান্তর সার্কিটের উপর ভিত্তি করে ইনফ্রারেড সেন্সরকে অ্যানালগ এবং ডিজিটাল প্রকারে ভাগ করা যায়। অ্যানালগ পাইরোইলেকট্রিক ইনফ্রারেড সেন্সরের সিগন্যাল প্রসেসিং সার্কিট হলো ফিল্ড-ইফেক্ট টিউব, অপরদিকে ডিজিটাল পাইরোইলেকট্রিক ইনফ্রারেড সেন্সরের সিগন্যাল প্রসেসিং সার্কিট হলো ডিজিটাল চিপ।

ইনফ্রারেড সেন্সরের অনেক কাজ তিনটি সংবেদনশীল উপাদানের—অপটিক্যাল সিস্টেম, ডিটেকশন এলিমেন্ট এবং কনভার্সন সার্কিট—বিভিন্ন বিন্যাস ও সমন্বয়ের মাধ্যমে সম্পন্ন হয়। চলুন আরও কিছু ক্ষেত্র দেখে নেওয়া যাক যেখানে ইনফ্রারেড সেন্সর উল্লেখযোগ্য পরিবর্তন এনেছে।

ইনফ্রারেড সেন্সরের প্রয়োগ

১. গ্যাস সনাক্তকরণ

গ্যাস সেন্সরের ইনফ্রারেড অপটিক্যাল নীতি হলো এক ধরনের গ্যাস সেন্সিং ডিভাইস যা বিভিন্ন গ্যাস অণুর নিকটবর্তী ইনফ্রারেড বর্ণালীর নির্বাচনী শোষণ বৈশিষ্ট্যের উপর ভিত্তি করে গ্যাসের ঘনত্ব এবং শোষণ শক্তির সম্পর্ক (ল্যাম্বার্ট-বিয়ার সূত্র) ব্যবহার করে গ্যাসের উপাদানের ঘনত্ব শনাক্ত ও নির্ধারণ করে।

উপরের চিত্রে দেখানো ইনফ্রারেড বিশ্লেষণ মানচিত্রটি পেতে ইনফ্রারেড সেন্সর ব্যবহার করা যেতে পারে। একই কম্পাঙ্কের ইনফ্রারেড আলোর বিকিরণের অধীনে বিভিন্ন পরমাণু দ্বারা গঠিত অণুগুলো ইনফ্রারেড শোষণ করে, যার ফলে ইনফ্রারেড আলোর তীব্রতার পরিবর্তন ঘটে। বিভিন্ন তরঙ্গ শীর্ষবিন্দু অনুসারে, মিশ্রণে থাকা গ্যাসের প্রকারভেদ নির্ণয় করা যায়।

একটিমাত্র ইনফ্রারেড শোষণ শিখরের অবস্থান অনুসারে, গ্যাস অণুতে কোন কোন গ্রুপ বিদ্যমান তা নির্ধারণ করা যায়। গ্যাসের প্রকার নির্ভুলভাবে নির্ধারণ করার জন্য, আমাদের গ্যাসটির মধ্য-ইনফ্রারেড অঞ্চলের সমস্ত শোষণ শিখরের অবস্থান দেখতে হবে, অর্থাৎ গ্যাসটির ইনফ্রারেড শোষণ ফিঙ্গারপ্রিন্ট। ইনফ্রারেড স্পেকট্রামের সাহায্যে মিশ্রণে থাকা প্রতিটি গ্যাসের পরিমাণ দ্রুত বিশ্লেষণ করা যায়।

পেট্রোকেমিক্যাল, ধাতুবিদ্যা শিল্প, খনির কাজের পরিবেশ, বায়ু দূষণ পর্যবেক্ষণ এবং কার্বন প্রশমন সম্পর্কিত সনাক্তকরণ, কৃষি এবং অন্যান্য শিল্পে ইনফ্রারেড গ্যাস সেন্সর ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। বর্তমানে, মিড-ইনফ্রারেড লেজারগুলো ব্যয়বহুল। আমি বিশ্বাস করি যে ভবিষ্যতে, বহু শিল্প গ্যাস সনাক্তকরণের জন্য ইনফ্রারেড সেন্সর ব্যবহার করার ফলে, ইনফ্রারেড গ্যাস সেন্সরগুলো আরও উন্নত এবং সস্তা হয়ে উঠবে।

২. ইনফ্রারেড দূরত্ব পরিমাপ

ইনফ্রারেড রেঞ্জিং সেন্সর হলো এক ধরনের সেন্সিং ডিভাইস, যা পরিমাপের মাধ্যম হিসেবে ইনফ্রারেড ব্যবহার করে। এর পরিমাপের পরিসর বিস্তৃত এবং প্রতিক্রিয়া সময় কম। এটি প্রধানত আধুনিক বিজ্ঞান ও প্রযুক্তি, জাতীয় প্রতিরক্ষা এবং শিল্প ও কৃষি ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়।

ইনফ্রারেড রেঞ্জিং সেন্সরে একজোড়া ইনফ্রারেড সিগন্যাল প্রেরণকারী এবং গ্রহণকারী ডায়োড থাকে। এই সেন্সরটি ইনফ্রারেড আলোর একটি রশ্মি নির্গত করে, যা কোনো বস্তুতে আপতিত হওয়ার পর একটি প্রতিফলন প্রক্রিয়া সম্পন্ন করে। এই রশ্মি প্রতিফলিত হয়ে সেন্সরে ফিরে আসে এবং সিগন্যাল গ্রহণ করে। এরপর সিসিডি (CCD) ইমেজ প্রসেসিংয়ের মাধ্যমে প্রেরণ ও গ্রহণের সময়ের পার্থক্যের ডেটা পাওয়া যায়। সিগন্যাল প্রসেসর দ্বারা প্রক্রিয়াকরণের পর বস্তুটির দূরত্ব গণনা করা হয়। এটি কেবল প্রাকৃতিক পৃষ্ঠতলেই নয়, প্রতিফলক প্যানেলেও ব্যবহার করা যায়। এর দূরত্ব পরিমাপের ক্ষমতা ও উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি রেসপন্স রয়েছে, যা প্রতিকূল শিল্প পরিবেশের জন্য উপযুক্ত।

৩. অবলোহিত সংক্রমণ

ইনফ্রারেড সেন্সর ব্যবহার করে ডেটা ট্রান্সমিশনও ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। টিভি রিমোট কন্ট্রোল দূর থেকে টিভি নিয়ন্ত্রণ করতে ইনফ্রারেড ট্রান্সমিশন সংকেত ব্যবহার করে; মোবাইল ফোন ইনফ্রারেড ট্রান্সমিশনের মাধ্যমে ডেটা প্রেরণ করতে পারে। ইনফ্রারেড প্রযুক্তি প্রথম উদ্ভাবিত হওয়ার পর থেকেই এই অ্যাপ্লিকেশনগুলো প্রচলিত আছে।

৪. ইনফ্রারেড তাপীয় চিত্র

থার্মাল ইমেজার হলো একটি প্যাসিভ সেন্সর যা পরম শূন্যের চেয়ে বেশি তাপমাত্রার সমস্ত বস্তু থেকে নির্গত ইনফ্রারেড বিকিরণ গ্রহণ করতে পারে। থার্মাল ইমেজার মূলত সামরিক নজরদারি এবং নাইট ভিশন সরঞ্জাম হিসাবে তৈরি করা হয়েছিল, কিন্তু এর ব্যবহার ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি পাওয়ায় দাম কমে যায়, ফলে এর প্রয়োগক্ষেত্রও ব্যাপকভাবে প্রসারিত হয়। থার্মাল ইমেজারের প্রয়োগের মধ্যে রয়েছে প্রাণী, কৃষি, ভবন, গ্যাস সনাক্তকরণ, শিল্প এবং সামরিক ক্ষেত্রে ব্যবহার, সেইসাথে মানুষ সনাক্তকরণ, অনুসরণ এবং শনাক্তকরণ। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, পণ্যের তাপমাত্রা দ্রুত পরিমাপ করার জন্য অনেক জনবহুল স্থানে ইনফ্রারেড থার্মাল ইমেজ ব্যবহার করা হচ্ছে।

৫. অবলোহিত আবেশ

ইনফ্রারেড ইন্ডাকশন সুইচ হলো ইনফ্রারেড ইন্ডাকশন প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে তৈরি একটি স্বয়ংক্রিয় নিয়ন্ত্রণ সুইচ। এটি বাইরের জগৎ থেকে নির্গত ইনফ্রারেড তাপ সংবেদনের মাধ্যমে তার স্বয়ংক্রিয় নিয়ন্ত্রণ কার্য সম্পাদন করে। এর সাহায্যে দ্রুত বাতি, স্বয়ংক্রিয় দরজা, চোর-রোধী অ্যালার্ম এবং অন্যান্য বৈদ্যুতিক সরঞ্জাম চালু করা যায়।

ইনফ্রারেড সেন্সরের ফ্রেসনেল লেন্সের মাধ্যমে, মানবদেহ থেকে নির্গত বিক্ষিপ্ত ইনফ্রারেড আলো সুইচ দ্বারা শনাক্ত করা যায়, যার ফলে আলো জ্বালানোর মতো বিভিন্ন স্বয়ংক্রিয় নিয়ন্ত্রণ ফাংশন বাস্তবায়ন করা সম্ভব হয়। সাম্প্রতিক বছরগুলোতে, স্মার্ট হোমের জনপ্রিয়তার সাথে সাথে, ইনফ্রারেড সেন্সিং স্মার্ট ময়লার ঝুড়ি, স্মার্ট টয়লেট, স্মার্ট জেসচার সুইচ, ইন্ডাকশন ডোর এবং অন্যান্য স্মার্ট পণ্যগুলিতেও ব্যবহৃত হচ্ছে। ইনফ্রারেড সেন্সিং শুধু মানুষ শনাক্ত করার মধ্যেই সীমাবদ্ধ নয়, বরং আরও বেশি ফাংশন অর্জনের জন্য এটিকে ক্রমাগত উন্নত করা হচ্ছে।

উপসংহার

সাম্প্রতিক বছরগুলোতে ইন্টারনেট অফ থিংস (আইওটি) শিল্প দ্রুত বিকশিত হয়েছে এবং এর একটি ব্যাপক বাজার সম্ভাবনা রয়েছে। এই প্রেক্ষাপটে, ইনফ্রারেড সেন্সর বাজারও আরও বৃদ্ধি পেয়েছে। তাই, চীনের ইনফ্রারেড ডিটেক্টর বাজারের আকার ক্রমাগত বাড়ছে। তথ্য অনুযায়ী, ২০১৯ সালে চীনের ইনফ্রারেড ডিটেক্টর বাজারের আকার ছিল প্রায় ৪০ কোটি ইউয়ান, যা ২০২০ সালের মধ্যে প্রায় ৫০ কোটি ইউয়ানে পৌঁছাবে। মহামারী মোকাবেলায় ইনফ্রারেড তাপমাত্রা পরিমাপ এবং কার্বন প্রশমনের জন্য ইনফ্রারেড গ্যাস শনাক্তকরণের চাহিদার সাথে মিলিতভাবে, ভবিষ্যতে ইনফ্রারেড সেন্সরের বাজারের আকার বিশাল হবে।