Termal görüntüleme kameralarının kızılötesi sensörleri

Kızılötesi sensörler nesnelerin termal özelliklerine göre çalışır. Mutlak sıfırın (-273℃) üzerinde bir sıcaklığa sahip herhangi bir nesne kızılötesi ışınlar yayar ve nesnenin sıcaklığı ne kadar yüksekse kızılötesi radyasyonun yoğunluğu da o kadar yüksek olur. Kızılötesi sensörler kızılötesi radyasyona karşı kendi hassasiyetlerini kullanır. Nesneler tarafından yayılan kızılötesi ışınları aldıklarında, iç hassas bileşenleri fiziksel değişikliklere uğrar ve böylece elektrik sinyalleri üretir. Bu fiziksel değişiklik kızılötesi radyasyonun yoğunluğuyla yakından ilişkilidir. Bu elektrik sinyallerini algılayıp analiz ederek nesnenin yaydığı kızılötesi yoğunluk belirlenebilir ve ardından nesnenin sıcaklık bilgisi elde edilebilir.

Termistör kızılötesi sensörü: Termistörler, sıcaklık değişimlerine karşı aşırı hassas olan dirençlerdir. Bir termistör kızılötesi radyasyon aldığında, kendi sıcaklığı buna göre artacak ve termistörün direnç değeri sıcaklık değişimiyle birlikte önemli ölçüde değişecektir. Bu özelliği kullanarak, alınan kızılötesi radyasyonun yoğunluğu, direnç değerindeki değişim ölçülerek doğru bir şekilde belirlenebilir. Çünkü, bazı erken termal görüntüleme cihazlarında termistör kızılötesi sensörler yaygın olarak kullanılıyordu. Nispeten basit bir yapıya ve düşük maliyete sahiptir, ancak hassasiyeti ve tepki hızı sınırlıdır.

Termopil kızılötesi sensörü: Termopil, seri olarak bağlanmış birden fazla termokupldan oluşur. Kızılötesi radyasyon termopil üzerine parladığında, termopilin her iki ucunda bir sıcaklık farkı oluşur. Seebeck etkisine göre, bu sıcaklık farkı bir termoelektrik potansiyel üretir. Termopil kızılötesi sensörü, termoelektrik potansiyelin büyüklüğünü ölçerek kızılötesi radyasyonun yoğunluğunu belirler. Hızlı tepki hızı ve iyi kararlılık avantajlarına sahiptir. Endüstriyel hızlı algılama ve alev izleme gibi yüksek tepki hızı gerektiren bazı termal görüntüleme uygulama senaryolarında, termopil kızılötesi sensörler önemli bir rol oynar.

Mikrometre kızılötesi sensörü: Mikrobolometre şu anda en yaygın kullanılan kızılötesi duyarlı bileşendir. Esas olarak, yarı iletken malzemelerin elektriksel iletkenliğinin sıcaklıkla değiştiği özelliğini kullanır Mikrobolometre kızılötesi radyasyon aldığında, sıcaklığı yükselir ve yarı iletken malzemenin elektriksel iletkenliği değişir, bunun sonucunda direnç değerinde bir değişiklik olur. Direnç değerindeki değişiklik tespit edilerek, kızılötesi radyasyonun yoğunluğu hesaplanabilir. Mikrobolometre, yüksek hassasiyet ve yüksek çözünürlük avantajlarına sahiptir ve kızılötesi radyasyondaki ince değişiklikleri doğru bir şekilde tespit ederek termal görüntüleme kameralarının net ve doğru termal görüntüler oluşturmasını sağlar. Güvenlik izleme, tıbbi teşhis, bilimsel ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılır.

Yüksek hassasiyet: Modern kızılötesi sensörler, özellikle mikrobolometre kızılötesi sensörler, son derece yüksek hassasiyete sahiptir ve kızılötesi radyasyonda son derece zayıf olanı tespit edebilir. Bu, termal görüntüleme kameralarının nesnelerin yüzeyindeki küçük sıcaklık farklarını ayırt etmesini sağlar. Sadece birkaç onda bir derecelik bir sıcaklık farkına sahip nesneler bile termal görüntüdeki sıcaklık dağılımı farkını açıkça gösterebilir ve bu da hassas sıcaklık tespiti ve analizi için güçlü bir destek sağlar.

Hızlı tepki: Teknolojinin sürekli ilerlemesiyle, kızılötesi sensörlerin tepki hızı önemli ölçüde iyileştirildi. Bothopile ve mikrobolometre kızılötesi sensörler, kızılötesi radyasyondaki değişikliklere son derece kısa bir sürede tepki verebilir, hızlı bir şekilde elektrik sinyalleri üretebilir ve bu da otonom sürüşte termal görüntüleme engel önleme sistemleri ve hareket eden nesnelerin sıcaklık izlemesi gibi birçok gerçek zamanlı uygulamanın gereksinimleriyle uyumludur.

İyi kararlılık: Uzun vadeli araştırma ve geliştirmeden sonra, kızılötesinin kararlılığı önemli ölçüde iyileştirildi. Sıcaklık ve nemdeki büyük değişiklikler gibi farklı çevre koşullarında, kızılötesi sensörler hala kararlı bir şekilde çalışabilir, performanslarının tutarlılığını koruyabilir ve termal görüntüleme kameralarının doğru ve güvenilir termal görüntüler üretmesini sağlayarak endüstriyel üretim, güvenlik izleme ve diğer alanlar için kararlı izleme koruması sağlayabilir.

Daha yüksek ve hassasiyet: Yüksek hassasiyetli termal görüntüleme için artan talebi karşılamak amacıyla, gelecekteki kızılötesi sensörler daha yüksek çözünürlük ve hassasiyete doğru gelişecektir. Yapı tasarımı ve üretim sürecini sürekli olarak optimize ederek, piksel boyutunu azaltarak ve birim alan başına piksel sayısını artırarak, termal görüntüleme görüntülerinin çözünürlüğü iyileştirilebilir. O sırada, sensörün kızılötesi radyasyona tepki yeteneğini daha da iyileştirmek, hassasiyeti artırmak ve termal görüntüleme kameralarının daha fazla sıcaklık değişikliği ve nesne ayrıntısı yakalamasını sağlamak için yeni hassas malzemeler ve teknolojiler geliştirilecektir.

Minyatürleştirme ve entegrasyon: Nesnelerin İnterneti, giyilebilir cihazlar ve diğer alanların hızla gelişmesiyle birlikte, termal görüntüleme cihazlarının minyatürleştirilmesi ve entegrasyonu için daha yüksek gereksinimler ortaya çıkmıştır. Kızılötesi sensörler, küçük cihazlara daha iyi entegre olabilmek için minyatürleştirme ve hafifliğe doğru gelişmeye devam edecektir. Gelişmiş yarı iletken üretim teknolojisini benimseyerek, kızılötesi sensörler tek bir çip üzerinde sinyal işleme devreleri, görüntü işleme çipleri ve diğer bileşenlerle entegre edilecek, bir dereceye kadar sistem entegrasyonu sağlanacak, ekipman hacmi ve maliyeti azaltılacak ve termal görüntüleme teknolojisinin uygulama kapsamı genişletilecektir.

Zeka: Yapay zeka teknolojisinin geliştirilmesi, kızılötesi sensörlerin zekası için bir fırsattır. Gelecekteki kızılötesi sensörler, akıllı analiz ve işleme yeteneklerine sahip olacak ve farklı nesneleri otomatik olarak tanımlayıp sınıflandırabilecek ve sıcaklık anormalliği tespiti ve hedef takibi gibi işlemleri önceden tanımlanmış kurallara ve algoritmalara göre yapabilecektir. Yapay zeka algoritmalarını kızılötesi sensörlerle birleştirerek, termal görüntüleme kameraları yalnızca termal elde etmekle kalmaz, aynı zamanda görüntülerdeki bilgileri derinlemesine analiz edip anlayabilir ve kullanıcılara daha değerli karar alma temeli sağlayabilir.