سنسورهای فروسرخ
دوربین وابسته به گرماسنجی یک دوربین وابسته به گرماسنجی کمتر یک دوربین
flir یا دوربین وابسته به اشعه ی مادون قرمز نامیده می.شود آن یک ابزاری است که یک تصویر را با استفاده از
اشعهٔ مادون قرمز شکل می دهد مانند یک دوربین معمولی که یک تصویر را با استفاده از نور مرئی شکل می دهد. به جای طول موج در رنج ۴۵۰-۷۵۰ نانومتر دوربین نور مرئی، دوربین infrared در طول موجی به بلندی ۴۰۰۰ نانومتر کار می کنند.
در این
-
تئوری عمل دوربین.های infrared
- انواع سنسور
- آشکارگرهای cooled infrared
- آشکارگرهای Uncooled infrared
- آموزش و صدور گواهینامه برای کسی که گرماسنجی می کند
- کاربردها
- مشخصات
- مطالب جالب
- منابع
تئوری عمل دوربین های infrared
انرژی infrared فقط یک قسمتی از طیف الکترو مغناطیس است که اشعهٔ گاما x و ماورای بنفش و محیط نازکی از نور مرئی، مادون قرمز، موج های تراهرتز و موج های کوتاه و موج های رادیویی را در بر می گیرد. تفاوت ها و شباهت های زیادی بین طول موج های آن ها وجود دارد و همهٔ این ها یک مقدار خاصی از اشعه ای از بدنه ای سیاه را به عنوان یک تابع از دما ساطع می کنند.و به طور عمومی یک دوربین خاص می تواند یک راه را مانند یک دوربین معمولی که نور مرئی دارد، پیدا کند و حتی در تاریکی کامل هم کار می کند. به دلیل اینکه سطح نور محدود هیچ اهمیتی برای آن ها ندارد و این باعث می شود که برای عملیات رهایی از ساختمان پر از دود (مه غلبظ) و راه های زیر زمینی مفید باشد.
تصاویر از دوربین های infrared به تک رنگی متمائل می شوند به دلیل اینکه دوربین ها به طور عمومی با فقط یک نوع از سنسورهای واکنش دهنده به رنج یک طول موج اشعهٔ مادون قرمز طراحی می شوند
دوربین های رنگی به ساختمان پیچیده تری با موج های متفاوت و رنگی نیاز دارند کمتر معنی بیرون طیف مرئی نرمال را دارد.به دلیل اینکه طول موج های متفاوت نسبت به سیستم های دید رنگی مورد استفادهٔ انسان نمایش داده نمی شوند .گاهی اوقات این تصویرهای تک رنگ در رنگ های ساختگی نمایش داده می شوند که تغییر رنگ بیشتر از تغییر در سختی استفاده می شود تا تغییرات در سیگنال را نمایش دهد. این مفید است به دلیل اینکه هر چند بشر رنج حرکتی بیشتری در پیدا کردن سختی از سراسر رنگ دارد.
توانایی بهتر دیدین سختی در منطقه های روشن یک محدودیت عادلانه ای است.این فن برش سختی نامیده می شود
برای استفاذه در اندازه گیری دمای روشن ترین قسمت تصویر که به طور عادی سفید رنگ اند، بین قرمز و زرد واسطه می شود و قسمت آبی را تیره می کند. یک معیار باید یک رنگ نادرست تصویر را با رنگ.های وابسته به دما نشان دهد.
تکیک پذیری قابل ملاحظهٔ آن ها پایین تر از دوربین های نوری است.
اغلب فقط 160*120 یا 320*240 پیکسل دوربین های ترمو گرافیک خیلی گرانتر از نقطهٔ مقابل طیف های مرئی هستند.
مدل های high evend معمولا به عنوان dual use و export restricted فرض می شوند. در ردیاب های uncooled تفاوت دما در پیکسل های سنسور کوچک هستند 1 درجه سانتی گراد تفاوت در مرحلهٔ استنتاج فقط 03 درجه سانتی گراد متفاوت با سنسور است.
زمان واکنش پیکسل تدریجی است در رنج 10 میلیون ثانیه
عکس برداری تصویر حرارتی استفاده های دیگر زیادی دارد برای مثال:
آتش نشان ها آن ها برای دیدن در بین دود استفاده می کنند برای پیدا کردن شخص و localize htpots of fires با تصویر حرارتی تکنیک های نگه داری خط توان در بخش ها و فصل ها ی بیش از اندازه دارای گرما قرار داده می شود teltale نشان شکستگی را تا potential hazrd10 برطرف می کند. جایی که عایق حرارتی معیوب می شوند تکنیک های ساخت ساختمان.ها می تواند گرمایی که نفوذ می کند تا اثرات گرما یا سرمای شرایط جوی را بهبود بخشند. دوربین تصویر حرارتی در تعدادی از ماشین های تجملی نصب می شوند تا به راننده کمک کنند. تعدادی از فعالیت های وابسته به علم فیزیولوژی، واکنش های خاص، در بشر و دیگر حیوانات خون گرم وجود دارد که می توانند با تصویر مربوط به گرماسنجی آگاه شوند.
دوربین های مادون قرمز می توانند در اغلب تلسکوب های تحقیقاتی علم نجوم پیدا شوند.
انواع دوربین های دما
دوربین های دما نگاری می توانند به صورت گسترده به دو نوع تقسیم شوند: آن هایی که آشکار گر تصویر cooled infrared دارندو آن هایی که آشکار گر تصویر uncooled infrared دارند.
آشکارگرهای cooled infrared
آشکار گرهای cooled که معمولاً در یک جعبه خلا ایزوله قرار دارند.عملیات سرد کردن برای عملکرد مواد نیمه هادی استفاده شده لازم است. گسترهٔ دمایی استفاده شده از 4 k تا دقیقا کمتر از دمای اتاق است.که به تکنولوژی آشکارگر بستگی دارد. جدیدترین آشکارگرهای از نوع cooled در دمای 60 k تا 100 k کار میکندکه بستگی به درجه عملکرد و نوع آن ها دارد. بدون سرد کردن این سنسورها (که مانند دوربین های دیجیتال انرژی نور را رد یابی و تبدیل می کند) "کور" خواهد بود یا اینکه با تششعات خودشان غرق می شوند. بی فایدگی دوربین های از نوع cooled آن است که در هر دو مرحله ساخت و اجرا پر هزینه هستند، سرد کردن تشنهٔ انرژی است همچنین وقت گیر دوربین ممکن است چند دقیقه لازم داشته باشد سرد شود قبل از اینکه شروع به کار کند.
معمول ترین سیستم های سرد کننده خنک کننده های گردشی استرلینگ هستند. با انکه ابزارهای سرد کننده نسبتا گران و حجیم هستند. دوربین های cooled کیفیت تصویر فوق العاده ای نسبت به نوع uncooled دارند. در ضمن حساسیت بالاتر دوربین های uncooled اجازه استفاده بیشتر از لنزهای کانوک، قابلیت های اجرایی با لنزهای با فاصله کانونی زیادو هم کوچکتر و هم ارزانتر را می دهد.
یک راه چاره نسبت به خنک کننده موتور استرلینگ استفاده از اندازه گیرهای در فشار بالا ی نیتروژن است. گاز فشرده شده با استفاده از یک روزنه بسیار ریز گسترده می شود و از یک مبدل گرمایی کوچک عبور می.کند و منتج به احیا کننده با اثر ژول تامسون می شود. برای چنین سیستم هایی منبع فشرده سازی گاز یک نگرانی منطقی برای استفاده زمینه ای است.
موادی که آشکارگرهای نوع cooled استفاده می شوند.آشکارگرهای نوری هستند که اساس آن ها گستردهی وسیعی از نیمه های narrow gap شامل: ایندینم آنتی موناید
- ایندیم اسناید
- جیوه کادمیم تلوراید
- لید سوفلاید
- لید سلناید
آشکار گرهای نوری مادون قرمز می توانند با استفاده از نیمه هادی های high band gap ساخته شوند. مانند آشکارگرهای نوری quantum well infrared .تعدادی از تکنولوژی.های بلومتر(رسانایی سنجی)موجود است.
در اصل دستگاه های super conducting tunneling Junction می توانند به عنوان
سنسورهای مادون قرمز استفاده شوند چون گپ باریکی دارد.صف های کوچک نشان داده شده اند. استفاده گسترده آن ها سخت است چون حساسیت بالای آن ها نیاز به حفاظت دقیق از تششعات اطراف دارد.
آشکارگرهای ابر رسانا حساسیت بالایی دارند که حتی بعضی فوتون ها را تنها ثبت می کنند. برای مثال ESAهای SCAM .به هر حال آن ها در دسترس عوام خارج از محیط آزمایشگاهی قرار نمی گیرد.
آشکارگرهای Uncooled infrared
دوربین تصویر حرارتی در یونان در انتهای فرودگاه عکس برداری می کنند .تصویر حرارتی می تواند دمای زیاد بدن را پیدا کند، یکی از نشانه.های ویروس h1n1
دوربین حرارتی uncooled به عنوان یک سنسوری که در دمای محدود عمل می.کند یا یک سنسور که در یک دمایی نزدیک به دمای محدود با استفاده از ابزارهای کنترل دمای کوچک پایدار می شود، استفاده می شود.
همهٔ ردیاب های مدرن uncooled از سنسوری که با تغییر مقاومت، ولتاژ، جریان، وقتی که به وسیلهٔ اشعهٔ مادون قرمز گرم می شوند، کار می کنند، استفاده می کنند. این تغییرات وجود دارد و سپس اندازه گیری می.شود و با مقدار دمای عامل سنسورها مقایسه می شود.
سنسورهای مادون قرمز می توانند در یک دمای عامل پایدار شوند تا نویز تصویر را کاهش دهند.
اما آن ها سرد نیستند تا دما را پایین بیاورند و کولرهای برودتی گران به بزرگی نیاز ندارند، این باعث می شود دوربین های مادون قرمز کوچک تر و ارزان تر باشند.با وجود این دقت و کیفیت تصویر آن.ها کمتر از ردیاب.های cooled است این تفاوت ها در مرحلهٔ ساخت آن ها به وسیلهٔ تکنولوژی در حال حاضر محدود می شود.
ردیاب های cooledاغلب بر مواد pyroelectric ferroelectric یا تکنولوژی microbolometer مبتنی هستند. این مواد از پیکسل هایی با وابستگی دمایی خاص استفاده می کنند که از نظر دمایی از محیط و جاده.های الکترونیکی عایق می شوند.
ردیاب های ferroelectric در یک دمای نزدیک به دمای تبدیل فاز مواد سنسورها عمل می کنند. دمای پیکسل ها به وابستگی دمای بالای polarization تعبیر می شود NETDهای در دسترس ردیاب های ferroelectric با نورشناسی f/1 سنسورهای 320*240,70-80 mk است. یک سنسور ممکن محتویات bump-bonded، باریم واسترو نتیم و نمک اسی تیتانیوم را به وسیلهٔ عایق حرارتی polymide جمع می کند.
Microbolometer های سیلیکون می توانند به NETD پایین تا 20mk برسند، آن ها شامل لایهٔ نازکی پنتوکسید وانادیم که عنصرهای معلق روی اتصال نیترید سیلیکون بالای silicon-based scaning electronic را دریافت می کنند.
مقاومت الکتریکی عنصرهای دریافتی در یک چارچوب اندازه گیری می شود. بهبود جریان، آرایش صفحهٔ کانونی uncooled در ابتدا روی حساسیت بالا و تراکم پیکسل.ها متمرکز می.شود تعدادی از موادی که در آرایش سنسورها استفاده می شود:
- وانادیوم (پنجم) اکسید (فلزی عایق تغییر فاز مواد برای آرایه microbolometer)
- لانتانیم manganite باریم (LBMO ،فلزی عایق مواد تغییر فاز)
- سیلیکن آمورف
- titanate zirconate سرب (PZT)
- لانتانیم doped titanate zirconate سرب (PLZT)
- tantalate اسکاندیم سرب (PST)
- titanate لانتانیم سرب (PLT)
- titanate سرب (پاسیفیک)
- niobate روی سرب (PZN)
- titanate استرانسیم سرب (PSrT)
- باریم استرانسیم titanate (BST)
- titanate باریوم (BT)
- sulfoiodide آنتیموان (SbSI)
- difluoride polyvinylidene (PVDF)