أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء لكاميرات التصوير الحراري

الأشعة تحت الحمراء أجهزة الاستشعار تعتمد هذه الأجهزة على الخصائص الحرارية للأشياء. أي جسم بدرجة حرارة أعلى من الصفر المطلق (-273 درجة مئوية) سوف ينبعث منه أشعة تحت الحمراء، وكلما ارتفعت درجة حرارة الجسم، زادت شدة الأشعة تحت الحمراء. تستخدم أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء حساسيتها الخاصة للأشعة تحت الحمراء. عندما تتلقى الأشعة تحت الحمراء التي تشعها الأشياء، تخضع مكوناتها الحساسة الداخلية لتغييرات فيزيائية، وبالتالي تولد إشارات كهربائية. يرتبط هذا التغيير الفيزيائي ارتباطًا وثيقًا بشدة الأشعة تحت الحمراء. من خلال اكتشاف هذه الإشارات الكهربائية وتحليلها، يمكن تحديد شدة الأشعة تحت الحمراء التي يشعها الجسم، ومن ثم يمكن الحصول على معلومات درجة حرارة الجسم.

مستشعر الأشعة تحت الحمراء الثرمستور: المقاومات الحرارية هي مقاومات شديدة الحساسية لتغيرات درجة الحرارة. عندما يستقبل الثرمستور إشعاعًا تحت الأحمر، ترتفع درجة حرارته وفقًا لذلك، وستتغير قيمة مقاومة الثرمستور بشكل كبير مع تغير درجة الحرارة. باستخدام هذه الخاصية، يمكن تحديد شدة الإشعاع تحت الأحمر المستلم بدقة عن طريق قياس تغير قيمة المقاومة. في بعض أجهزة التصوير الحراري المبكرة، كانت مستشعرات الأشعة تحت الحمراء الثرمستورية مستخدمة على نطاق واسع. لها بنية بسيطة نسبيًا وتكلفة منخفضة، لكن حساسيتها وسرعة استجابتها محدودة.

مستشعر الأشعة تحت الحمراء للثيرموبيل: يتكون الثيرموبيل من عدة أزواج حرارية متصلة على التوالي. عندما يضيء الإشعاع تحت الأحمر على الثيرموبيل، سيتولد فرق في درجة الحرارة عند طرفي الثيرموبيل. وفقًا لتأثير سيبيك، فإن هذا الفرق في درجة الحرارة سينتج عنه جهد حراري كهربائي. يحدد مستشعر الأشعة تحت الحمراء للثيرموبيل شدة الإشعاع تحت الأحمر عن طريق قياس حجم الجهد الحراري الكهربائي. يتمتع بمزايا سرعة الاستجابة السريعة والاستقرار الجيد في بعض سيناريوهات تطبيق التصوير الحراري التي تتطلب سرعة استجابة عالية، مثل الكشف السريع الصناعي ومراقبة اللهب، تلعب مستشعرات الأشعة تحت الحمراء للثيرموبيل دورًا مهمًا.

مستشعر الأشعة تحت الحمراء للميكرومتر: يعد الميكروبولوميتر حاليًا أكثر مكونات الأشعة تحت الحمراء استخدامًا على نطاق واسع. يستخدم بشكل أساسي الخاصية التي مفادها أن التوصيل الكهربائي للمواد شبه الموصلة يتغير مع درجة الحرارة عندما يستقبل الميكروبولوميتر الأشعة تحت الحمراء، ترتفع درجة حرارته، وتتغير التوصيل الكهربائي للمواد شبه الموصلة، مما يؤدي إلى تغيير في قيمة المقاومة. من خلال اكتشاف التغيير في قيمة المقاومة، يمكن حساب شدة الأشعة تحت الحمراء. يتمتع الميكروبولوميتر بمزايا الحساسية العالية والدقة العالية، ويكتشف بدقة التغييرات الدقيقة في الأشعة تحت الحمراء، مما يتيح لكاميرات التصوير الحراري إنشاء صور حرارية واضحة ودقيقة. يستخدم على نطاق واسع في مراقبة الأمن والتشخيص الطبي والمجالات العلمية وغيرها.

حساسية عالية: تتمتع أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء الحديثة، وخاصة أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء الميكروبولوميتر، بحساسية عالية للغاية ويمكنها اكتشاف الأشعة تحت الحمراء الضعيفة للغاية. وهذا يسمح لكاميرات التصوير الحراري بالتمييز بين الاختلافات الطفيفة في درجات الحرارة على سطح الأشياء. حتى الأشياء التي يبلغ فرق درجة حرارتها بضعة أعشار الدرجة فقط يمكنها إظهار فرق توزيع درجة الحرارة بوضوح في الصورة الحرارية، مما يوفر دعمًا قويًا للكشف الدقيق عن درجة الحرارة وتحليلها.

الاستجابة السريعة: مع التقدم المستمر للتكنولوجيا، تم تحسين سرعة استجابة أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء بشكل كبير. يمكن لأجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء Bothopile وmicrobolometer الاستجابة للتغيرات في الأشعة تحت الحمراء في وقت قصير للغاية، وتوليد إشارات كهربائية بسرعة، مما يلبي العديد من التطبيقات في الوقت الفعلي مع المتطلبات، مثل أنظمة تجنب العوائق بالتصوير الحراري في القيادة الذاتية ومراقبة درجة حرارة الأجسام المتحركة.

استقرار جيد: بعد البحث والتطوير على المدى الطويل، تم تحسين استقرار الأشعة تحت الحمراء بشكل كبير. في ظل الظروف البيئية المختلفة، مثل التغيرات الكبيرة في درجة الحرارة والرطوبة، لا تزال أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء تعمل بثبات، وتحافظ على اتساق أدائها وتضمن أن كاميرات التصوير الحراري تنتج صورًا حرارية دقيقة وموثوقة، مما يوفر حماية مراقبة مستقرة للإنتاج الصناعي ومراقبة الأمن وغيرها من المجالات.

دقة وحساسية أعلى: من أجل تلبية الطلب المتزايد على التصوير الحراري عالي الدقة، سوف تتطور أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء المستقبلية نحو دقة وحساسية أعلى. من خلال التحسين المستمر لتصميم هيكلها وعملية تصنيعها، وتقليل حجم البكسل، وزيادة عدد البكسل لكل وحدة مساحة، يمكن تحسين دقة صور التصوير الحراري. في ذلك الوقت، سيتم تطوير مواد وتقنيات حساسة جديدة لتحسين قدرة المستشعر على الاستجابة للأشعة تحت الحمراء، وتعزيز الحساسية، وتمكين كاميرات التصوير الحراري من التقاط المزيد من التغيرات في درجات الحرارة وتفاصيل الأشياء.

التصغير والتكامل: مع التطور السريع لإنترنت الأشياء والأجهزة القابلة للارتداء وغيرها من المجالات، تم وضع متطلبات أعلى لتصغير وتكامل أجهزة التصوير الحراري. ستستمر أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء في التطور نحو التصغير وخفة الوزن، وذلك من أجل دمجها بشكل أفضل في الأجهزة الصغيرة. من خلال اعتماد تكنولوجيا تصنيع أشباه الموصلات المتقدمة، سيتم دمج أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء مع دوائر معالجة الإشارات وشرائح معالجة الصور والمكونات الأخرى على شريحة واحدة، وتحقيق درجة من تكامل النظام، وتقليل حجم وتكلفة المعدات، وتوسيع نطاق تطبيق تقنية التصوير الحراري.

الذكاء: إن تطوير تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي يوفر فرصة لذكاء أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء. ستتمتع أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء المستقبلية بقدرات تحليل ومعالجة ذكية، وستكون قادرة على تحديد وتصنيف الأشياء المختلفة تلقائيًا، والعمليات مثل اكتشاف الشذوذ في درجة الحرارة وتتبع الهدف وفقًا لقواعد وخوارزميات محددة مسبقًا. من خلال الجمع بين خوارزميات الذكاء الاصطناعي وأجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء، لا تستطيع كاميرات التصوير الحراري اكتساب الحرارة فحسب، بل يمكنها أيضًا تحليل وفهم المعلومات الموجودة في الصور بشكل عميق، وتزويد المستخدمين بأساس اتخاذ قرار أكثر قيمة.