Fronir: Productos optoelectrónicos
Descripción general
El detector de plano focal infrarrojo es el componente central del sistema de imágenes térmicas y la clave para detectar, identificar y analizar la información infrarroja de los objetos. Tiene una amplia gama de aplicaciones en militares, industria, transporte, monitoreo de seguridad, meteorología, medicina y otros campos.
Los detectores de plano focal infrarrojo se pueden dividir en detectores de plano focal infrarrojo enfriado y detectores de plano focal infrarrojo sin cocinar. Las ventajas de los detectores de plano focal infrarrojo enfriado son una alta sensibilidad, Capacidad para distinguir diferencias de temperatura más sutiles, y distancia de detección más larga. Se utiliza principalmente en equipos militares de alta gama. El detector de plano focal infrarrojo no resuelto no necesita un dispositivo de refrigeración y puede funcionar a temperatura ambiente. Tiene las ventajas de un tamaño pequeño, peso ligero, bajo consumo de energía, vida larga, bajo costo, y start-up rápida. Aunque no es tan sensible como los detectores de plano focal infrarrojo enfriado, El desempeño de los detectores de aviones focales infrarrojos no activos puede cumplir con los requisitos técnicos de algunos equipos militares y la mayoría de los campos civiles.
Principio de funcionamiento
El detector de plano focal infrarrojo sin escolar está compuesto por muchos MEMS (sistemas microelectromecánicos) Píxeles de estructura de micro puente dispuesto bidimensionalmente repetidamente en el plano focal, y cada píxel mide la radiación térmica en un ángulo incidente específico. Principio básico:
a): La radiación infrarroja es absorbida por la capa de absorción infrarroja en el píxel para causar un cambio de temperatura, cambiando así el valor de resistencia del termistor de silicio amorfo;
b): El termistor de silicio amorfo se apoya por encima del sustrato de silicio a través de un micro-puente de Aislamiento Térmico MEMS, y está conectado al circuito de lectura de COMS fabricado en el sustrato de silicio a través de una estructura de soporte;
do): El circuito CMOS convierte el cambio de valor de resistencia del termistor en una corriente diferencial y realiza una amplificación integral. Después de muestreo, Se obtiene el valor gris de un solo píxel en la imagen térmica infrarroja.
Parámetros clave que afectan el rendimiento
1. Tasa de respuesta:
Se refiere a la relación de la señal de salida a la potencia de radiación infrarroja de entrada. Cuanto mayor sea la tasa de respuesta, Cuanto mejor sea el rendimiento del detector.
2. Rango de longitud de onda de respuesta:
No cocido (sensible al calor) Los detectores infrarrojos no tienen selectividad a la longitud de onda de respuesta, y muestra la misma sensibilidad a la luz incidente de varias longitudes de onda. Generalmente trabajando a temperatura ambiente, la sensibilidad es baja, y el tiempo de respuesta también es largo.
3. Ruido:
El ruido proviene de algunos procesos físicos básicos en el detector de infrarrojos, Incluso en ausencia de radiación incidente, Habrá ruido. El ruido afectará la precisión de detección del detector de infrarrojos, cuanto más pequeño es el ruido, Cuanto mejor sea el rendimiento del detector.
El ruido del detector incluye principalmente ruido de corriente oscura y ruido de fotoelectrones. El método principal para reducir el ruido de la corriente oscura es reducir la temperatura de la temperatura ambiente a la temperatura de nitrógeno líquido, y el ruido de corriente oscura puede reducirse por 50%.
4. Relación señal / ruido(SNR):
Se refiere a la relación del voltaje de salida de la señal generado por la radiación incidente a la salida del voltaje de ruido al mismo tiempo. Cuanto mayor es la relación señal / ruido del dispositivo, cuanto menor es el ruido, y viceversa. Por lo tanto, Cuanto mayor es la relación señal / ruido, Cuanto mejor.
5. Potencia equivalente de ruido:
Cuando el voltaje de salida generado por la radiación incidente es exactamente igual al voltaje de ruido del detector mismo, La potencia de radiación incidente en este momento se llama potencia equivalente de ruido. Cuanto menor sea la potencia equivalente de ruido del detector, Cuanto mejor.
6. Diferencia de temperatura equivalente de ruido:
Esto se refiere a la diferencia de temperatura mínima que el detector de infrarrojos puede detectar, Cuanto menor sea el valor, Cuanto mejor.
7. Tasa de detección:
Es el recíproco de la diferencia de temperatura equivalente de ruido. Cuanto mayor sea la tasa de detección, Cuanto mejor.
Solicitud
Los detectores infrarrojos no activos tienen una amplia gama de aplicaciones en campos militares y comerciales:
1. Campo militar
Las aplicaciones en el campo militar incluyen la vista del arma térmica (TWS), Mejora de la visión portátil, Potenciador de la visión del conductor (Dos), Estación de armas remota (RWS), Vehículo aéreo no tripulado (UAV), Sensor de tierra no tripulado(UGS), Vehículo de comando de observación, Guía y control de cohetes, etc..
2. Campo de medición de temperatura de imagen térmica
La medición de la temperatura de la imagen térmica se usa para el mantenimiento predictivo, como detectar áreas de calentamiento anormales a través de cámaras térmicas infrarrojas en líneas de transmisión de energía, Equipo de generación de energía, y equipo mecánico, que puede evitar los principales paradas y accidentes. En términos de inspección del edificio, se usa para detectar el efecto de aislamiento de las casas, fachadas de pared, hueco, filtración de agua y moho, etc.. Otras aplicaciones de termografía incluyen el desarrollo de productos, fabricación electrónica, Medición de temperatura médica y control de procesos, etc., Como se muestra en la figura a la derecha.
3. Campo de mejora de la visión comercial
Las principales aplicaciones de la mejora de la visión comercial incluyen la lucha contra incendios, vigilancia, Mejora de la visión infrarroja automotriz y marítima, etc., Como se muestra en la figura izquierda. Utiliza principalmente las ventajas de las imágenes infrarrojas sin una fuente de luz externa, fuerte capacidad para penetrar el humo, largo alcance, Contraste de imágenes fuertes, etc., Para complementar efectivamente la visión humana.
4. Electrónica de consumo
Debido a la amplia aplicación y una tasa de penetración extremadamente alta de sensores de imagen de luz visible en productos electrónicos de consumo, como teléfonos móviles, Las personas tienen altas expectativas para la aplicación de imágenes infrarrojas en la electrónica de consumo. La aplicación a gran escala de la tecnología de imágenes térmicas infrarrojas en la electrónica de consumo está actualmente limitada principalmente por costo y volumen. Actualmente, Flir y Seek Termal han lanzado equipos de imágenes térmicas de grado consumidor, lo que también hace que las personas esperen más aplicaciones de sensores de imágenes térmicas infrarrojas en el campo de la electrónica de consumo.