Фронир: Оптоэлектронная продукция
Обзор
Инфракрасный детектор в фокальной плоскости является основным компонентом тепловизионной системы и ключом к обнаружению, идентификация и анализ инфракрасной информации объектов. Имеет широкий спектр применения в военной сфере., промышленность, транспорт, мониторинг безопасности, метеорология, медицина и другие области.
Инфракрасные детекторы фокальной плоскости можно разделить на охлаждаемые инфракрасные детекторы фокальной плоскости и неохлаждаемые инфракрасные детекторы фокальной плоскости.. Преимуществами охлаждаемых инфракрасных детекторов в фокальной плоскости является высокая чувствительность., способность различать более тонкие различия температур, и большее расстояние обнаружения. В основном используется в элитной военной технике.. Неохлаждаемый инфракрасный детектор в фокальной плоскости не требует холодильного устройства и может работать при комнатной температуре.. Он имеет преимущества небольшого размера, легкий вес, низкое энергопотребление, долгая жизнь, бюджетный, и быстрый запуск. Хотя он не так чувствителен, как охлаждаемые инфракрасные детекторы в фокальной плоскости., характеристики неохлаждаемых инфракрасных детекторов в фокальной плоскости могут соответствовать техническим требованиям некоторой военной техники и большинства гражданских областей..
Принцип работы
Неохлаждаемый инфракрасный детектор в фокальной плоскости состоит из множества МЭМС. (микроэлектромеханические системы) Пиксели микромостовой структуры неоднократно расположены двумерно в фокальной плоскости, и каждый пиксель измеряет тепловое излучение под определенным углом падения. Основной принцип:
а): Инфракрасное излучение поглощается поглощающим инфракрасное излучение слоем в пикселе, вызывая изменение температуры., тем самым изменяя значение сопротивления термистора из аморфного кремния.;
б): Термистор из аморфного кремния поддерживается над кремниевой подложкой через теплоизоляционный микромост MEMS., и соединен со схемой считывания COMS, изготовленной на кремниевой подложке через несущую конструкцию.;
с): Схема КМОП преобразует изменение значения сопротивления термистора в дифференциальный ток и выполняет интегральное усиление.. После отбора проб, получается значение серого одного пикселя на инфракрасном тепловом изображении.
Ключевые параметры, влияющие на производительность
1. Скорость отклика:
Это отношение выходного сигнала к входной мощности инфракрасного излучения.. Чем выше скорость ответа, тем лучше производительность детектора.
2. Диапазон длин волн отклика:
Неохлаждаемый (термочувствительный) инфракрасные детекторы не избирательны по длине волны отклика, и демонстрируют одинаковую чувствительность к падающему свету различной длины волны.. Обычно работает при комнатной температуре, чувствительность низкая, и время ответа тоже большое.
3. Шум:
Шум возникает из-за некоторых основных физических процессов в инфракрасном детекторе., даже при отсутствии падающего излучения, будет шум. Шум повлияет на точность обнаружения инфракрасного детектора., тем меньше шум, тем лучше производительность детектора.
Шум детектора в основном включает темновой шум и фотоэлектронный шум.. Основным методом снижения темнового тока является понижение температуры от комнатной до температуры жидкого азота., и шум темнового тока можно уменьшить с помощью 50%.
4. Отношение сигнал шум(ОСШ):
Это отношение выходного напряжения сигнала, генерируемого падающим излучением, к выходному шумовому напряжению одновременно.. Чем выше соотношение сигнал/шум устройства, тем ниже шум, и наоборот. Поэтому, тем выше соотношение сигнал/шум, лучше.
5. Шумовая эквивалентная мощность:
Когда выходное напряжение, генерируемое падающим излучением, в точности равно шумовому напряжению самого детектора., мощность падающего излучения в этот момент называется шумовой эквивалентной мощностью. Чем ниже шумовая эквивалентная мощность детектора, лучше.
6. Шумовая эквивалентная разница температур:
Это относится к минимальной разнице температур, которую может обнаружить инфракрасный детектор., чем меньше значение, лучше.
7. Скорость обнаружения:
Это обратная величина шумовой эквивалентной разности температур.. Чем выше уровень обнаружения, лучше.
Приложение
Неохлаждаемые инфракрасные детекторы имеют очень широкий спектр применения в военной и коммерческой сферах.:
1. Военная область
Приложения в военной области включают прицел для теплового оружия. (СПЦ), Портативное улучшение зрения, Усилитель обзора водителя (ДВА), Удаленный боевой модуль (РВС), Беспилотный летательный аппарат (БПЛА), Беспилотный датчик грунта(ПХГ), Командно-наблюдательная машина, Наведение и управление ракетой, и т. д..
2. Поле измерения температуры с помощью тепловидения
Измерение температуры с помощью тепловизионного изображения используется для профилактического обслуживания., например, обнаружение аномальных зон нагрева с помощью инфракрасных тепловизионных камер на линиях электропередачи., оборудование для производства электроэнергии, и механическое оборудование, которые могут предотвратить крупные остановки и аварии. Что касается строительной экспертизы, он используется для обнаружения изоляционного эффекта домов, фасады стен, впалость, просачивание воды и плесень, и т. д.. Другие приложения термографии включают разработку продуктов., производство электроники, медицинское измерение температуры и контроль технологических процессов, и т. д., как показано на рисунке справа.
3. Область улучшения коммерческого видения
Основные области применения улучшения коммерческого зрения включают пожаротушение., наблюдение, улучшение автомобильного и морского инфракрасного зрения, и т. д., как показано на левом рисунке. В основном он использует преимущества инфракрасной визуализации без внешнего источника света., сильная способность проникать в дым, большая дальность, сильный контраст изображения, и т. д., эффективно дополнять человеческое зрение.
4. Бытовая электроника
Из-за широкого применения и чрезвычайно высокой степени проникновения датчиков изображения видимого света в изделиях бытовой электроники, таких как мобильные телефоны., люди возлагают большие надежды на применение инфракрасного изображения в бытовой электронике.. Широкомасштабное применение технологии инфракрасного тепловидения в бытовой электронике в настоящее время ограничено главным образом стоимостью и объемом производства.. В настоящий момент, FLIR и Seek Thermal выпустили тепловизионное оборудование потребительского уровня, что также заставляет людей с нетерпением ждать дальнейшего применения инфракрасных тепловизионных датчиков в области бытовой электроники..