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制冷和非制冷红外热像仪探测器什么区别?【棕航科技】

人气:292 发表时间:2021-03-02 09:36

配备制冷型探测器的红外热像仪比配备非制冷型探测器的红外热像仪具有更多优势。然而,这类热像仪价格更昂贵。新款的制冷型红外热像仪带有集成冷却器的成像传感器,该冷却器可将传感器温度降至低温。通过降低传感器温度可将热感应噪声降至低于成像场景信号的噪声等级,这是十分必要的。冷却器中的运动部件具有极其精密的机械公差,它们会随着时间的推移而磨损,而且氦气也会慢慢地渗过气体密封件。最终,冷却器在运行了10,000-13,000小时后必须进行返修。非制冷型红外热像仪存在以下问题:研发应中, 何时更应该使用制冷型红外热像仪?

答案是:取决于用途。

如果您想掌握细微的温差,需要最佳的图像质量,或应用于快捷/高速的场合,如果您想看清极小目标的热特征或测量其温度,如果您想对电磁波谱中一个非常具体部分的热现象进行可视化,或如果您想将热像仪和其它测量设备同步使用等,制冷型红外热像仪无疑是您的理想选择。



实例对比:


高速

这些红外图像对比了以20 mph速度旋转的轮胎的拍摄效果。左边这张是用制冷型红外热像仪拍摄的。您可能会觉得轮胎并未在转动,但这是制冷型红外热像仪在极其高速条件下的拍摄结果,它会“定格”轮胎的转动。非制冷型红外热像仪的拍摄速度太慢,无法捕捉到轮胎旋转时使得轮辐显得透明的瞬间。



空间分辨率

上述热图像对比了采用制冷型和非制冷型热像仪系统可实现的最佳特写放大效果。左边的红外图像是用带4倍近焦镜头和像元间距13μ m制冷型红外热像仪的组合装置拍摄的,其光斑尺寸为3.5μm。右边的红外图像是用带1倍近焦镜头和像元间距25μ m非制冷型红外热像仪的组合装置拍摄的,其光斑尺寸为25μm。由于传感红外波长较短,制冷型红外热像仪通常具有比非制冷型红外热像仪更强的放大功能。由于制冷型红外热像仪的灵敏度更高,因此可使用带更多光学元件或更厚元件的镜头而不降低信号噪声比,从而提升了放大功能。



灵敏度

制冷型红外热像仪灵敏度改善带来的价值往往并不显而易见。您如何能对比灵敏度为50mK的非制冷型红外热像仪与灵敏度为20mK的制冷型红外热像仪的优势呢?为了对比灵敏度的优势,我们做了一个快速的灵敏度实验。我们将手按在墙.上停留几秒钟来创建手印的热图像,以此进行对比。开始的两张图像显示了

手移开瞬间的手印。第二组图像显示了两分钟后手印的热特征。您可看见:制冷型红外热像仪仍能捕捉手印的大部分热特征,而非制冷型红外热像仪仅能捕捉其部分热特征。显而易见,制冷型红外热像仪比非制冷型红外热像仪能检测到更细微的温差,其检测的持续时间也更长。这意味着:制冷型红外热像仪能更清晰地显示被测目标的细节,并能帮助您检测到最微弱的热异常。



光浦滤波

制冷型红外热像仪的优势之一是能够轻松执行光谱滤波功能,从而能显示非制冷型红外热像仪无法捕捉的细节并完成测量任务。在第一- 个实例中,我们使用了光谱滤波片来完成借助火焰的热成像,该滤波片置于镜头后面的滤波片支架内或内置于杜瓦探测器组件中。最终用户希望测量和表示煤颗粒在火焰中的燃烧特征。通过使用“穿透火焰”的光谱红外滤波片,我们过滤了火焰呈透射状态的制冷型红外热像仪的光谱波段,从而创建出煤颗粒燃烧的热图像。第--.段视频不带火焰光谱滤波片,我们只能看见火焰本身。第二段视频带火焰光谱滤波片,我们能清晰地看见煤颗粒的燃烧状态。

在第二个实例中,我们使用了一-氧化二氮滤波片将一氧化二 氮过滤至可被红外线吸收的区域,从而通过制冷型红外热像仪来“看见它”。此应用的目的在于设计出一个更好的一氧化二氮掩膜和清扫系统,因此,第一段视频为旧掩膜设计成像,而第二段视频为新掩膜设计成像。您可看见:旧掩膜设计将大量氮气泄漏至室内,这其中涉及的原因很多。而新掩膜设计的泄漏量降至最低,看来是一个更好的解决方案。



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