Infraraudonųjų spindulių detektoriaus klasifikacija ir techniniai rodikliai

Šiluminio vaizdo detektoriai yra įrenginiai, kurie suvokia objektų skleidžiamą infraraudonąją spinduliuotę ir paverčia ją matomais vaizdais, kuriuos galime interpretuoti. Šie detektoriai naudojami įvairiose srityse, įskaitant medicininę diagnostiką, statybą, saugumą ir kariuomenę. Yra įvairių tipų šiluminio vaizdo detektoriai, kurių kiekvienas turi savo unikalių savybių. Čia pateikiami dažniausiai pasitaikantys tipai:

 

1. Neaušinami detektoriai:
Šio tipo terminio vaizdo detektorius yra pigesnis, nes jam nereikia kriogeninio aušinimo. Vietoj to, jis naudoja mikrobolometrus, kurie keičia savo elektrinę varžą keičiantis temperatūrai. Neaušinami detektoriai idealiai tinka nebrangiai, mažos skiriamosios gebos programoms ir jų vidutinė tarnavimo trukmė yra 15 metų.

 

2. Aušinami detektoriai:
Priešingai nei neaušinami detektoriai, aušinamiems detektoriams veikti reikalingas kriogeninis aušinimas. Jie naudoja pažangesnes technologijas, pvz., gyvsidabrio kadmio telūrido (MCT) detektorius, kurie suteikia didesnės raiškos vaizdus. Aušinami detektoriai yra brangesni ir jų eksploatavimo laikas trumpesnis, tačiau šiluminio vaizdo gavimo programose jie užtikrina geresnį našumą.

 

3. Fotonų detektoriai:
Šio tipo šiluminio vaizdo detektorius naudoja jutiklį, kuris aptinka atskirus objekto skleidžiamos spinduliuotės fotonus. Fotonų detektoriai idealiai tinka naudoti, kai reikia didelio jautrumo, pavyzdžiui, astronominiams stebėjimams ir dalelių aptikimo tyrimams.

 

4. Piroelektriniai detektoriai:
Piroelektriniai detektoriai nustato infraraudonosios spinduliuotės temperatūros pokyčius pagal jų elektrinių savybių pokyčius. Jie turi mažą triukšmo lygį ir puikų jautrumą ir dažnai naudojami medicininiuose vaizdo gavimo įrenginiuose arba neardomojoje bandymo įrangoje.

 

5. Infraraudonųjų spindulių mikroskopai:
Infraraudonųjų spindulių mikroskopija – tai nekontaktinis, neardomasis metodas, skirtas medžiagų šiluminėms savybėms labai tiksliai ir raiškai analizuoti. Infraraudonųjų spindulių mikroskopai naudoja aušinamą FPA detektorių, kad užfiksuotų mažų mėginių šiluminius parašus, kurie gali būti susiję su konkrečių medžiagų savybėmis.

 

Apibendrinant galima pasakyti, kad šiluminio vaizdo detektoriai yra esminiai elementai įvairiose srityse, kurioms reikalingas tikslus terminis vaizdas. Naudojamo detektoriaus tipas priklauso nuo konkrečios paskirties, biudžeto ir veikimo reikalavimų. Neaušinami detektoriai yra pageidautini nebrangioms programoms, o aušinami detektoriai užtikrina geresnius rezultatus, bet yra brangesni. Fotonų detektoriai, piroelektriniai detektoriai ir infraraudonųjų spindulių mikroskopai siūlo specialias galimybes konkrečioms reikmėms. Dėl to buvo sukurti skirtingi techniniai rodikliai, skirti įvertinti šių gaminių veikimą. Toliau aptarsime kai kuriuos pagrindinius terminio vaizdo detektorių techninius rodiklius.

 

1) Pikseliai – skiriamoji geba yra pikselis, kuris tiesiogiai veikia galutinį vaizdo gavimo rezultatą

Pagrindinė infraraudonųjų spindulių termovizoriaus detektoriaus skiriamoji geba yra 160x120, 240x180, 320x240, 384x288, 640x480 ir pan.

 

2) Temperatūros diapazonas – diapazonas, kuriame matuojama temperatūra

Žemas diapazonas: nuo -20 laipsnio C iki 150 laipsnių C (-4 laipsnio F iki 320 laipsnių F)

Aukštas diapazonas: nuo 0 laipsnio C iki 650 laipsnių C (32 laipsnių F iki 1202 laipsnių F)

Itin aukšta temperatūra: nuo -20 laipsnio iki 1500 laipsnių

 

3) Terminis jautrumas (NETD) – gebėjimas atskirti minimalų taikinio temperatūrų skirtumą

 

4) Matymo laukas Kampas ir erdvinė skiriamoji geba (IFOV) - atsižvelgiant į taikinio dydį ir atstumą, pasirinkite tinkamą objektyvą

Erdvinė skiriamoji geba=pikselių dydis / židinio nuotolis, kuo mažesnė erdvinė skiriamoji geba, tuo didesnis židinio nuotolis

Lauko kampas=erdvinė skiriamoji geba x pikseliai, kuo mažesnė erdvinė skiriamoji geba, tuo mažesnė lauko kampas

Tai yra principas, kurį dažnai sakome, kad kuo didesnis židinio nuotolis, tuo mažesnis matymo kampas.

 

5) Tikslumas -- ±2 laipsniai C arba 2 laipsniai C, abu rodo didžiausią rodmenį (tarptautinis standartas)

Kuo didesnis temperatūros matavimo tikslumo reikalavimas, tuo didesnis temperatūros matavimo technologijos, vaizdo algoritmo technologijos ir infraraudonųjų spindulių detektoriaus reikalavimas.

 

6) Kadrų dažnis – dažnis per sekundę, kuriuo detektorius paima vaizdą

Kuo didesnis kadrų dažnis, tuo tikslesnis ekranas ir tolygesnis vaizdas. Termovizoriaus kadrų dažnis paprastai yra 9-60Hz, o kuo didesnis termovizoriaus su tuo pačiu pikseliu kadrų dažnis, tuo brangesnė kaina.

 

7) Jautrumas
Jautrumas reiškia prietaiso gebėjimą aptikti nedidelius temperatūros skirtumus. Didelis jautrumas yra labai svarbus tokiose srityse kaip naktinis matymas ir medicininis vaizdas. Terminio vaizdo modulio ar komponento jautrumas matuojamas milikelvinais (mK), o mažesnės reikšmės rodo jautresnius jutiklius.

8) Kadrų dažnis
Kadrų dažnis nurodo vaizdų, kuriuos įrenginys gali užfiksuoti per sekundę, skaičių. Terminio vaizdo moduliai ir komponentai su didesniu kadrų dažniu gali tiksliau užfiksuoti greitai judančius objektus. Paprastai saugos programose naudojamos kameros turi mažesnį kadrų dažnį nei naudojamų medicininiams vaizdams ar tyrimams.

9) Šiluminė laiko konstanta
Šis techninis rodiklis nurodo laiką, per kurį terminio vaizdo įtaisas pasiekia 63,2 % galutinės temperatūros, kai jį veikia staigus temperatūros pokytis. Mažesnė terminė laiko konstanta rodo įrenginį, kuris gali greitai reaguoti į temperatūros pokyčius, todėl jis tinkamas programoms, kurioms reikalingas greitas atsako laikas.

10) Dinaminis diapazonas
Dinaminis diapazonas yra temperatūrų diapazonas, kurį gali užfiksuoti terminio vaizdo įrenginys. Didesnis dinaminis diapazonas reiškia, kad įrenginys tame pačiame vaizde gali užfiksuoti ir labai karštus, ir labai šaltus objektus. Šis techninis rodiklis yra labai svarbus tokiose srityse kaip priešgaisrinė sauga ir pramonės stebėjimas.

11) Atsakymo laikas

Tai laikas, per kurį detektorius rodo nuskaitomo objekto temperatūrą. Pageidautina greitesnė atsako trukmė, nes tai pagerina detektoriaus tikslumą nustatant temperatūros svyravimus. Reakcijos laikas gali svyruoti nuo milisekundžių iki sekundžių, priklausomai nuo detektoriaus tipo.