Czujniki podczerwieni kamer termowizyjnych

Podczerwony czujniki działają w oparciu o charakterystykę cieplną obiektów. Każdy obiekt o temperaturze powyżej zera absolutnego (-273℃) będzie emitował promienie podczerwone, a im wyższa temperatura obiektu, tym intensywność promieniowania podczerwonego. Czujniki podczerwieni wykorzystują własną czułość na promieniowanie podczerwone. Gdy odbierają promienie podczerwone emitowane przez obiekty, ich wewnętrzne wrażliwe komponenty ulegają zmianom fizycznym, generując w ten sposób sygnały elektryczne. Ta zmiana fizyczna jest ściśle związana z intensywnością promieniowania podczerwonego. Poprzez wykrywanie i analizowanie tych sygnałów elektrycznych można określić intensywność podczerwieni emitowanej przez obiekt, a następnie uzyskać informacje o temperaturze obiektu.

Czujnik podczerwieni termistora: Termistor to rezystor, który jest niezwykle wrażliwy na zmiany temperatury. Gdy termistor otrzymuje promieniowanie podczerwone, jego własna temperatura odpowiednio wzrasta, a wartość rezystancji termistora zmienia się znacząco wraz ze zmianą temperatury. Wykorzystując tę cechę, intensywność odbieranego promieniowania podczerwonego można dokładnie określić, mierząc zmianę wartości rezystancji. W przypadku niektórych wczesnych urządzeń do obrazowania termicznego powszechnie stosowano czujniki podczerwieni termistora. Mają one stosunkowo prostą konstrukcję i są tanie, ale ich czułość i szybkość reakcji są ograniczone.

Czujnik podczerwieni termopilowy: Termopilowy składa się z wielu termopar połączonych szeregowo. Gdy promieniowanie podczerwone pada na termopilowy, różnica temperatur zostanie wygenerowana na obu końcach termopilowego. Zgodnie z efektem Seebecka ta różnica temperatur wytworzy potencjał termoelektryczny. Czujnik podczerwieni termopilowy określa intensywność promieniowania podczerwonego poprzez pomiar wielkości potencjału termoelektrycznego. Ma zalety szybkiej szybkości reakcji i dobrej stabilności W niektórych scenariuszach zastosowań obrazowania termicznego, które wymagają dużej szybkości reakcji, takich jak szybkie wykrywanie przemysłowe i monitorowanie płomienia, czujniki podczerwieni termopilowe odgrywają ważną rolę.

Mikrometryczny czujnik podczerwieni: Mikrobolometr jest obecnie najszerzej stosowanym elementem wrażliwym na podczerwień. Wykorzystuje on głównie cechę polegającą na tym, że przewodnictwo elektryczne materiałów półprzewodnikowych zmienia się wraz z temperaturą. Gdy mikrobolometr odbiera promieniowanie podczerwone, jego temperatura wzrasta, a przewodnictwo elektryczne materiału półprzewodnikowego ulega zmianie, co powoduje zmianę wartości rezystancji. Poprzez wykrycie zmiany wartości rezystancji można obliczyć intensywność promieniowania podczerwonego. Mikrobolometr ma zalety wysokiej czułości i wysokiej rozdzielczości oraz dokładnie wykrywa subtelne zmiany w promieniowaniu podczerwonym, umożliwiając kamerom termowizyjnym generowanie wyraźnych i dokładnych obrazów termicznych. Jest szeroko stosowany w monitorowaniu bezpieczeństwa, diagnostyce medycznej, nauce i innych dziedzinach.

Wysoka czułość: Nowoczesne czujniki podczerwieni, zwłaszcza mikrobolometryczne czujniki podczerwieni, mają niezwykle wysoką czułość i mogą wykrywać niezwykle słabe promieniowanie podczerwone. Pozwala to kamerom termowizyjnym rozróżniać niewielkie różnice temperatur na powierzchni obiektów. Nawet obiekty o różnicy temperatur wynoszącej zaledwie kilka dziesiątych stopnia mogą wyraźnie pokazać różnicę rozkładu temperatury na obrazie termicznym, zapewniając silne wsparcie dla precyzyjnego wykrywania i analizy temperatury.

Szybka reakcja: Dzięki ciągłemu rozwojowi technologii szybkość reakcji czujników podczerwieni została znacznie poprawiona. Czujniki podczerwieni Bothopile i microbolometer mogą reagować na zmiany promieniowania podczerwonego w niezwykle krótkim czasie, szybko generując sygnały elektryczne, co spełnia wiele wymagań aplikacji w czasie rzeczywistym, takich jak systemy unikania przeszkód w obrazowaniu termicznym w autonomicznej jeździe i monitorowanie temperatury ruchomych obiektów.

Dobra stabilność: Po długoterminowych badaniach i rozwoju stabilność podczerwieni została znacznie poprawiona. W różnych warunkach środowiskowych, takich jak duże zmiany temperatury i wilgotności, czujniki podczerwieni mogą nadal pracować stabilnie, utrzymywać spójność swojej wydajności i zapewniać, że kamery termowizyjne generują dokładne i niezawodne obrazy termiczne, zapewniając stabilną ochronę monitorowania dla produkcji przemysłowej, monitorowania bezpieczeństwa i innych dziedzin.

Wyższa i czułość: Aby sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na wysoce precyzyjne obrazowanie termiczne, przyszłe czujniki podczerwieni będą rozwijać się w kierunku wyższej rozdzielczości i czułości. Poprzez ciągłą optymalizację konstrukcji i procesu produkcyjnego, zmniejszanie rozmiaru pikseli i zwiększanie liczby pikseli na jednostkę powierzchni, rozdzielczość obrazów termicznych może zostać poprawiona. W tym czasie zostaną opracowane nowe czułe materiały i technologie, aby jeszcze bardziej poprawić zdolność reagowania czujnika na promieniowanie podczerwone, zwiększyć czułość i umożliwić kamerom termowizyjnym uchwycenie większej liczby zmian temperatury i szczegółów obiektów.

Miniaturyzacja i integracja: Wraz z szybkim rozwojem Internetu Rzeczy, urządzeń przenośnych i innych dziedzin, pojawiły się wyższe wymagania dotyczące miniaturyzacji i integracji urządzeń do obrazowania termicznego. Czujniki podczerwieni będą nadal rozwijać się w kierunku miniaturyzacji i lekkości, aby lepiej integrować się z małymi urządzeniami. Dzięki przyjęciu zaawansowanej technologii produkcji półprzewodników, czujniki podczerwieni zostaną zintegrowane z obwodami przetwarzania sygnału, chipami przetwarzania obrazu i innymi komponentami na jednym chipie, osiągając stopień integracji systemu, zmniejszając objętość i koszt sprzętu oraz rozszerzając zakres zastosowań technologii obrazowania termicznego.

Inteligencja: Rozwój technologii sztucznej inteligencji jest szansą dla inteligencji czujników podczerwieni. Przyszłe czujniki podczerwieni będą miały inteligentne możliwości analizy i przetwarzania oraz będą mogły automatycznie identyfikować i klasyfikować różne obiekty oraz operacje, takie jak wykrywanie anomalii temperatury i śledzenie celów zgodnie z wstępnie zdefiniowanymi zasadami i algorytmami. Łącząc algorytmy sztucznej inteligencji z czujnikami podczerwieni, kamery termowizyjne mogą nie tylko pozyskiwać dane termiczne, ale także dogłębnie analizować i rozumieć informacje zawarte w obrazach oraz zapewniać użytkownikom bardziej wartościową podstawę podejmowania decyzji.