Cảm biến hồng ngoại của camera ảnh nhiệt

Hồng ngoại cảm biến hoạt động dựa trên các đặc tính nhiệt của vật thể. Bất kỳ vật thể nào có nhiệt độ trên độ không tuyệt đối (-273℃) sẽ phát ra tia hồng ngoại và nhiệt độ của vật thể càng cao thì cường độ bức xạ hồng ngoại càng lớn. Cảm biến hồng ngoại sử dụng độ nhạy riêng của chúng đối với bức xạ hồng ngoại. Khi chúng nhận được tia hồng ngoại do vật thể phát ra, các thành phần nhạy cảm bên trong của chúng sẽ trải qua những thay đổi vật lý, do đó tạo ra các tín hiệu điện. Sự thay đổi vật lý này có liên quan chặt chẽ đến cường độ bức xạ hồng ngoại. Bằng cách phát hiện và phân tích các tín hiệu điện này, có thể xác định được cường độ hồng ngoại do vật thể tạo ra và sau đó có thể thu được thông tin nhiệt độ của vật thể.

Cảm biến hồng ngoại nhiệt điện trở: Nhiệt điện trở là điện trở cực kỳ nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ. Khi nhiệt điện trở nhận được bức xạ hồng ngoại, nhiệt độ của chính nó sẽ tăng lên tương ứng và giá trị điện trở của nhiệt sẽ thay đổi đáng kể theo sự thay đổi của nhiệt độ. Sử dụng đặc tính này, cường độ bức xạ hồng ngoại nhận được có thể được xác định chính xác bằng cách đo sự thay đổi của giá trị điện trở. Đối với một số thiết bị hình ảnh nhiệt ban đầu, cảm biến hồng ngoại nhiệt điện trở được sử dụng rộng rãi. Nó có cấu trúc tương đối đơn giản và chi phí thấp, nhưng độ nhạy và tốc độ phản hồi của nó bị hạn chế.

Cảm biến hồng ngoại Thermopile: Thermopile bao gồm nhiều cặp nhiệt điện được kết nối nối tiếp. Khi bức xạ hồng ngoại chiếu vào Thermopile, chênh lệch nhiệt độ sẽ được tạo ra ở cả hai đầu của Thermopile. Theo hiệu ứng Seebeck, chênh lệch nhiệt độ này sẽ tạo ra điện thế nhiệt điện. Cảm biến hồng ngoại Thermopile xác định cường độ bức xạ hồng ngoại bằng cách đo độ lớn của điện thế nhiệt điện. Nó có ưu điểm là tốc độ phản hồi nhanh và độ ổn định tốt Trong một số tình huống ứng dụng hình ảnh nhiệt đòi hỏi tốc độ phản hồi cao, chẳng hạn như phát hiện nhanh trong công nghiệp và giám sát ngọn lửa, cảm biến hồng ngoại Thermopile đóng vai trò quan trọng.

Cảm biến hồng ngoại micromet: Microbolometer hiện là linh kiện nhạy cảm với hồng ngoại được sử dụng rộng rãi nhất. Nó chủ yếu sử dụng đặc tính là độ dẫn điện của vật liệu bán dẫn thay đổi theo nhiệt độ Khi microbolometer nhận được bức xạ hồng ngoại, nhiệt độ của nó tăng lên và độ dẫn điện của vật liệu bán dẫn thay đổi, dẫn đến thay đổi giá trị điện trở của. Bằng cách phát hiện sự thay đổi giá trị điện trở, cường độ bức xạ hồng ngoại có thể được tính toán. Microbolometer có ưu điểm là độ nhạy cao và độ phân giải cao, đồng thời phát hiện chính xác những thay đổi nhỏ trong bức xạ hồng ngoại, cho phép camera ảnh nhiệt tạo ra hình ảnh nhiệt rõ nét và chính xác. Nó được sử dụng rộng rãi trong giám sát an ninh, chẩn đoán y tế, khoa học và các lĩnh vực khác.

Độ nhạy cao: Cảm biến hồng ngoại hiện đại, đặc biệt là cảm biến hồng ngoại microbolometer, có độ nhạy cực cao và có thể phát hiện bức xạ hồng ngoại cực yếu. Điều này cho phép camera ảnh nhiệt phân biệt được sự khác biệt nhiệt độ nhỏ trên bề mặt vật thể. Ngay cả các vật thể có chênh lệch nhiệt độ chỉ vài phần mười độ cũng có thể hiển thị rõ sự khác biệt về phân bố nhiệt độ trong ảnh nhiệt, cung cấp hỗ trợ mạnh mẽ cho việc phát hiện và phân tích nhiệt độ chính xác.

Phản ứng nhanh: Với sự tiến bộ liên tục của công nghệ, tốc độ phản ứng của cảm biến hồng ngoại đã được cải thiện đáng kể. Cảm biến hồng ngoại Bothopile và microbolometer có thể phản ứng với những thay đổi trong bức xạ hồng ngoại trong thời gian cực ngắn, nhanh chóng tạo ra tín hiệu điện, đáp ứng nhiều ứng dụng thời gian thực với các yêu cầu, chẳng hạn như hệ thống tránh chướng ngại vật hình ảnh nhiệt trong lái xe tự động và giám sát nhiệt độ của các vật thể chuyển động.

Độ ổn định tốt: Sau thời gian dài nghiên cứu và phát triển, độ ổn định của hồng ngoại đã được cải thiện đáng kể. Trong các điều kiện môi trường khác nhau, chẳng hạn như nhiệt độ và độ ẩm thay đổi lớn, cảm biến hồng ngoại vẫn có thể hoạt động ổn định, duy trì tính nhất quán của hiệu suất và đảm bảo rằng camera ảnh nhiệt xuất ra hình ảnh nhiệt chính xác và đáng tin cậy, cung cấp khả năng bảo vệ giám sát ổn định cho sản xuất công nghiệp, giám sát an ninh và các lĩnh vực khác.

Độ nhạy cao hơn: Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về hình ảnh nhiệt có độ chính xác cao, các cảm biến hồng ngoại trong tương lai sẽ phát triển theo hướng độ phân giải và độ nhạy cao hơn. Bằng cách liên tục tối ưu hóa thiết kế cấu trúc và quy trình sản xuất, giảm kích thước điểm ảnh và tăng số lượng điểm ảnh trên một đơn vị diện tích, độ phân giải của hình ảnh nhiệt có thể được cải thiện. Vào thời điểm đó, các vật liệu và công nghệ nhạy cảm mới sẽ được phát triển để cải thiện hơn nữa khả năng phản ứng của cảm biến đối với bức xạ hồng ngoại, tăng cường độ nhạy và cho phép camera hình ảnh nhiệt chụp được nhiều thay đổi nhiệt độ và chi tiết vật thể hơn.

Thu nhỏ và tích hợp: Với sự phát triển nhanh chóng của Internet vạn vật, thiết bị đeo và các lĩnh vực khác, các yêu cầu cao hơn đã được đặt ra đối với việc thu nhỏ và tích hợp các thiết bị hình ảnh nhiệt. Cảm biến hồng ngoại sẽ tiếp tục phát triển theo hướng thu nhỏ và nhẹ, để tích hợp tốt hơn vào các thiết bị nhỏ. Bằng cách áp dụng công nghệ sản xuất bán dẫn tiên tiến, cảm biến hồng ngoại sẽ được tích hợp với mạch xử lý tín hiệu, chip xử lý hình ảnh và các thành phần khác trên một chip duy nhất, đạt được mức độ tích hợp hệ thống, giảm khối lượng và chi phí thiết bị và mở rộng phạm vi ứng dụng của công nghệ hình ảnh nhiệt.

Trí thông minh: Sự phát triển của công nghệ trí tuệ nhân tạo là cơ hội cho trí thông minh của cảm biến hồng ngoại. Cảm biến hồng ngoại trong tương lai sẽ có khả năng phân tích và xử lý thông minh, có thể tự động xác định và phân loại các đối tượng khác nhau, và các hoạt động như phát hiện dị thường nhiệt độ và theo dõi mục tiêu theo các quy tắc và thuật toán được xác định trước. Bằng cách kết hợp các thuật toán trí tuệ nhân tạo với cảm biến hồng ngoại, camera ảnh nhiệt không chỉ có thể thu được nhiệt mà còn có thể phân tích sâu và hiểu thông tin trong hình ảnh, đồng thời cung cấp cho người dùng cơ sở ra quyết định có giá trị hơn.