一、多光譜傳感器概述
多光譜傳感器通過(guò)分光技術(shù)將光分為窄波段,經(jīng)探測(cè)器轉(zhuǎn)換為電信號(hào),處理后提取目標(biāo)多光譜特征,通過(guò)不同譜段反射/輻射差異識(shí)別物質(zhì)特性。由光學(xué)(成像、分光元件)、控制和顯示部分(信號(hào)處理、圖像呈現(xiàn))組成,具備多波段探測(cè)、高光譜分辨率、非接觸測(cè)量等特點(diǎn),應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、環(huán)境、醫(yī)療、工業(yè)、遙感、安防等領(lǐng)域。
二、實(shí)現(xiàn)原理與技術(shù)應(yīng)用
1、雷卯EMC小哥繪制多光譜傳感器工作原理圖如下:
2、多光譜技術(shù)的廣泛應(yīng)用
應(yīng)用領(lǐng)域 | 核心技術(shù)(光譜通道 / 波長(zhǎng)) | 典型案例及主要成效 |
農(nóng)業(yè) | 8 通道 VIS(400-700nm)+ 1 通道 NIR(750nm,測(cè)葉綠素) | 富士蘋果智能采收(山東煙臺(tái)試點(diǎn)):采收時(shí)機(jī)判定誤差 ≤ 1 天,過(guò)熟損耗降低 32% |
農(nóng)業(yè) | 7+1 通道(紅邊 730nm、近紅外 900nm) | 大疆農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī) T60 麥田管理:?jiǎn)渭艽胃采w 15 公頃,氮肥用量減少 15% |
醫(yī)療 | 可見光(400-700nm)+ 紅外 850nm | 飛利浦新生兒重癥監(jiān)護(hù)儀:心率誤差 ≤ 3 次 / 分,呼吸暫停預(yù)警響應(yīng) < 3 秒 |
醫(yī)療 | 400-1000nm(500nm 黑素、570nm 血紅蛋白) | 佳能醫(yī)療皮膚成像系統(tǒng):早期黑色素瘤識(shí)別準(zhǔn)確率 88%,較目視檢查提升 25% |
5 通道(藍(lán) 450nm / 綠 550nm / 紅 650nm / 紅邊 730nm / 近紅外 840nm) | 中科院南京地理所 水體監(jiān)測(cè):提前 72 小時(shí) 預(yù)警藍(lán)藻水華,應(yīng)急成本降低 55% | |
環(huán)境監(jiān)測(cè) | 熱紅外 8-14μm + 短波紅外 1.5-1.8μm | 華為 & 森林消防 火情預(yù)警:早期火情平均發(fā)現(xiàn)時(shí)間縮短至 12 分鐘,年度有效預(yù)警 12 起(某省試點(diǎn)) |
工業(yè)檢測(cè) | UV254nm + 可見光 + IR1310nm(適配 3nm 制程) | 臺(tái)積電 3nm 產(chǎn)線(ASML 設(shè)備集成):0.1μm 級(jí) 缺陷檢出率 99.5%,檢測(cè)效率提升 35% |
工業(yè)檢測(cè) | 線陣 CCD(450-1000nm) | 寧德時(shí)代鋰電池極片檢測(cè):良品率從 95% 升至 98%,單 GWh 成本節(jié)省 100 萬(wàn)元 |
安防 | 紅外 10μm + 可見光 | 海康威視變電站熱缺陷系統(tǒng):故障預(yù)警提前率 90%,年度停電事故減少 65% |
3200 萬(wàn)像素紫外多光譜(365nm 為主波段) | 華為 Mate 70 Pro+:支持熒光裝飾拍攝、文物防偽標(biāo)記識(shí)別,拓展 “熒光涂鴉” 創(chuàng)意拍攝玩法 | |
消費(fèi)電子 | 綠光 525nm + 紅光 660nm + 紅外 940nm(PPG 技術(shù)) | 華為 Watch GT5:-20℃環(huán)境下 心率數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率 96%,光電容積脈搏波(PPG)精度提升 22% |
三、雷卯針對(duì)多光譜傳感器電路靜電浪涌防護(hù)指南
1、測(cè)試認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)
浪涌抗擾度:按 IEC 61000-4-5,輸入24V電源端口,線-線 ±2kV、線-地 ±4kV,通過(guò)10/700μs 波形測(cè)試。
靜電放電(ESD):遵循 IEC 61000-4-2,接觸放電 ±8kV、空氣放電 ±15kV;醫(yī)療設(shè)備需達(dá)接觸 ±6kV、空氣 ±8kV,通過(guò) YY 0505 認(rèn)證。
2、核心接口防護(hù)
如上圖示多光譜傳感器芯片接口主要包含電源輸入口VCC,信號(hào)接口I2C/UART,及外部接口(USB/以太網(wǎng))。
輸入電源防護(hù):
24V工業(yè)電源需兼顧浪涌與過(guò)流保護(hù):
浪涌防護(hù):推薦 TVS 器件 LM1K24CA(封裝 SMB,VC=35V,殘壓低),保護(hù)水平達(dá) 2KV;
過(guò)流防護(hù):SMD1812 系列 PTC(6-60V,0.1-3.5A),響應(yīng)速度快,可重復(fù)使用;
反極性保護(hù):肖特基二極管 SK56C(60V/5A),降低電源接反時(shí)的損壞風(fēng)險(xiǎn)。
或者使用常規(guī)方案:前級(jí)GDT 2R090-5S+MOV ,后級(jí)用TVS再精細(xì)鉗位。
信號(hào)接口防護(hù)
UART接口:雷卯采用單顆器件防護(hù),節(jié)約空間, 保證信號(hào)完整性,ULC3304P10,ULC0524P,滿足IEC61000-4-2,等級(jí)4,接觸放電30kV,空氣放電30kV。
電源軌靜電防護(hù)
針對(duì)模擬電源(3.3V),雷卯采用ESD0321CW(DFN0603 封裝,30pF 電容,21A 泄放電流);
針對(duì)數(shù)字電源(1.8V)雷卯采用ESD1821C(DFN0603,25pF,18A),降低電源紋波與靜電干擾。
千兆網(wǎng)絡(luò)防雷擊浪涌保護(hù)方案
雷卯針對(duì)用于室外的1000M網(wǎng)口浪涌保護(hù),采用二級(jí)防護(hù),變壓器前級(jí)采用GDT 3R090-5S泄放大電流,變壓器后端采用ESD GBLC03C精細(xì)鉗位,結(jié)電容小于0.6pF,保證信號(hào)高溫完整性,滿足IEC61000-4-2,等級(jí)4,接觸放電30kV,空氣放電30kV。 IEC61000-4-5 10/700μs,40Ω,6kV,±5次,此方案高溫傳輸不丟包。
雷卯針對(duì)多光譜傳感器常見端口防護(hù)推薦料號(hào) | |||||
類型 | 品牌 | 型號(hào) | 描述 | 封裝 | 應(yīng)用 |
ESD | Leiditech | ESD1821C | 1.8V,Bi,25PF,18A | DFN0603 | 1.8V VCC電源靜電防護(hù) |
ESD | Leiditech | ESD0321CW | 3.3V,Bi,30PF,21A | DFN0603 | 3.3V VCC電源口防靜電 |
ESD | Leiditech | ULC0524P | 5V,Uni,0.8PF,5A | DFN2510P10 | UART接口防靜電 |
ESD | Leiditech | ULC3304P10 | 3.3V,Uni,0.4PF,5A | DFN2510P10 | UART高速接口防靜電 |
ESD | Leiditech | SMC12 | 12V,Bi,45PF,35A | SOT23 | I2C靜電防護(hù) |
ESD | Leiditech | GBLC03C | 3.3V,Bi,0.6Pf,20A | SOD-323 | 千兆網(wǎng)絡(luò)靜電防護(hù) |
ESD | Leiditech | SR05W | 5V.Uni,3PF,20A | SOT-143 | USB2.0接口靜電防護(hù) |
GDT | Leiditech | 3R090-5S | 90V,5KA | 3R | 千兆網(wǎng)絡(luò)戶外防雷 |
PTC | Leiditech | SMD1812系列 | 6-60V,0.1-3.5A | SMD1812 | 24V電源過(guò)流防護(hù) |
TVS | Leiditech | LM1K24CA | 24V,Vc=35V | SMB | 24V電源雷擊浪涌防護(hù) |
Schottky | Leiditech | SK56C | 60V 5A | SMC | 24V電源反極性防護(hù) |
雷卯電子(Leiditech)致力于成為電磁兼容解決方案和元器件供應(yīng)領(lǐng)導(dǎo)品牌,供應(yīng)ESD、TVS、TSS、GDT、MOV、MOSFET、Zener、電感等產(chǎn)品。雷卯擁有一支經(jīng)驗(yàn)豐富的研發(fā)團(tuán)隊(duì),能夠根據(jù)客戶需求提供個(gè)性化定制服務(wù),為客戶提供最優(yōu)質(zhì)的解決方案。
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