Sensori a infrarossi delle termocamere

Infrarossi sensori funzionano in base alle caratteristiche termiche degli oggetti. Qualsiasi oggetto con una temperatura superiore allo zero assoluto (-273℃) emetterà raggi infrarossi e maggiore è la temperatura dell'oggetto, maggiore sarà l'intensità della radiazione infrarossa. I sensori a infrarossi utilizzano la propria sensibilità alla radiazione infrarossa. Quando ricevono raggi infrarossi irradiati dagli oggetti, i loro componenti sensibili interni subiscono cambiamenti fisici, generando così segnali elettrici. Questo cambiamento fisico è strettamente correlato all'intensità della radiazione infrarossa. Rilevando e analizzando questi segnali elettrici, è possibile determinare l'intensità infrarossa dell'oggetto e quindi ottenere le informazioni sulla temperatura dell'oggetto.

Sensore a infrarossi a termistore: i termistori sono resistori estremamente sensibili alle variazioni di temperatura. Quando un termistore riceve radiazioni infrarosse, la sua temperatura aumenterà di conseguenza e il valore di resistenza del termistore cambierà in modo significativo con il cambiamento di temperatura. Utilizzando questa caratteristica, l'intensità della radiazione infrarossa ricevuta può essere determinata con precisione misurando il cambiamento del valore di resistenza. Infatti, in alcuni primi dispositivi di imaging termico, i sensori a infrarossi a termistore erano ampiamente utilizzati. Ha una struttura relativamente semplice e un costo basso, ma la sua sensibilità e velocità di risposta sono limitate.

Sensore a infrarossi a termopila: una termopila è composta da più termocoppie collegate in serie. Quando la radiazione infrarossa colpisce la termopila, verrà generata una differenza di temperatura ad entrambe le estremità della termopila. Secondo l'effetto Seebeck, questa differenza di temperatura produrrà un potenziale termoelettrico. Il sensore a infrarossi a termopila determina l'intensità della radiazione infrarossa misurando la grandezza del potenziale termoelettrico. Presenta i vantaggi di una rapida velocità di risposta e di una buona stabilità. In alcuni scenari applicativi di termografia che richiedono un'elevata velocità di risposta, come il rilevamento rapido industriale e il monitoraggio delle fiamme, i sensori a infrarossi a termopila svolgono un ruolo importante.

Sensore a infrarossi micrometrico: il microbolometro è attualmente il componente sensibile agli infrarossi più ampiamente utilizzato. Utilizza principalmente la caratteristica che la conduttività elettrica dei materiali semiconduttori cambia con la temperatura Quando il microbolometro riceve radiazioni infrarosse, la sua temperatura aumenta e la conduttività elettrica del materiale semiconduttore cambia, con conseguente variazione del valore di resistenza del. Rilevando la variazione del valore di resistenza, è possibile calcolare l'intensità della radiazione infrarossa. Il microbolometro ha i vantaggi di elevata sensibilità e alta risoluzione e rileva accuratamente i sottili cambiamenti nella radiazione infrarossa, consentendo alle termocamere di generare immagini termiche chiare e accurate. È ampiamente utilizzato nel monitoraggio della sicurezza, nella diagnosi medica, nella scienza e in altri campi.

Alta sensibilità: i moderni sensori a infrarossi, in particolare i sensori a infrarossi microbolometrici, hanno una sensibilità estremamente elevata e possono rilevare radiazioni infrarosse estremamente deboli. Ciò consente alle termocamere di distinguere piccole differenze di temperatura sulla superficie degli oggetti. Anche gli oggetti con una differenza di temperatura di solo pochi decimi di grado possono mostrare chiaramente la differenza di distribuzione della temperatura nell'immagine termica, fornendo un forte supporto per il rilevamento e l'analisi precisi della temperatura.

Risposta rapida: con il continuo progresso della tecnologia, la velocità di risposta dei sensori a infrarossi è stata notevolmente migliorata. I sensori a infrarossi a microbolometro e a bothopile possono rispondere ai cambiamenti nella radiazione infrarossa in un tempo estremamente breve, generando rapidamente segnali elettrici, che soddisfano molte applicazioni in tempo reale con requisiti, come i sistemi di evitamento degli ostacoli tramite immagini termiche nella guida autonoma e il monitoraggio della temperatura degli oggetti in movimento.

Buona stabilità: dopo una ricerca e uno sviluppo a lungo termine, la stabilità dell'infrarosso è stata notevolmente migliorata. In diverse condizioni ambientali, come grandi cambiamenti di temperatura e umidità, i sensori a infrarossi possono ancora funzionare stabilmente, mantenere la coerenza delle loro prestazioni e garantire che le termocamere producano immagini termiche accurate e affidabili, fornendo una protezione di monitoraggio stabile per la produzione industriale, il monitoraggio della sicurezza e altri campi.

Maggiore e sensibilità: per soddisfare la crescente domanda di immagini termiche ad alta precisione, i futuri sensori a infrarossi si svilupperanno verso una risoluzione e una sensibilità maggiori. Ottimizzando costantemente la progettazione della struttura e il processo di produzione, riducendo le dimensioni dei pixel e aumentando il numero di pixel per unità di area, la risoluzione delle immagini di immagini termiche può essere migliorata. Allo stesso tempo, verranno sviluppati nuovi materiali e tecnologie sensibili per migliorare ulteriormente la capacità di risposta del sensore alle radiazioni infrarosse, aumentare la sensibilità e consentire alle telecamere a immagini termiche di catturare più cambiamenti di temperatura e dettagli degli oggetti.

Miniaturizzazione e integrazione: con il rapido sviluppo dell'Internet delle cose, dei dispositivi indossabili e di altri campi, sono stati imposti requisiti più elevati per la miniaturizzazione e l'integrazione dei dispositivi di imaging termico. I sensori a infrarossi continueranno a svilupparsi verso la miniaturizzazione e la leggerezza, in modo da integrarsi meglio in piccoli dispositivi. Adottando una tecnologia avanzata di produzione di semiconduttori, i sensori a infrarossi saranno integrati con circuiti di elaborazione del segnale, chip di elaborazione delle immagini e altri componenti su un singolo chip, ottenendo un grado di integrazione del sistema, riducendo il volume e il costo delle apparecchiature ed espandendo l'ambito di applicazione della tecnologia di imaging termico.

Intelligenza: lo sviluppo della tecnologia dell'intelligenza artificiale è un'opportunità per l'intelligenza dei sensori a infrarossi. I futuri sensori a infrarossi avranno capacità di analisi ed elaborazione intelligenti e saranno in grado di identificare e classificare automaticamente diversi oggetti e operazioni come il rilevamento di anomalie di temperatura e il tracciamento del bersaglio in base a regole e algoritmi predefiniti. Combinando algoritmi di intelligenza artificiale con sensori a infrarossi, le termocamere possono non solo acquisire dati termici, ma anche analizzare e comprendere in modo approfondito le informazioni nelle immagini e fornire agli utenti una base decisionale più preziosa.