多年来,科学家、研究人员和研发专家热衷于将红外热像仪运用在广泛的应用领域中,包括工业研发、学术研究、无损检测(NDT)和材料检测,以及国防与航空航天等。但是,并非所有的红外热像仪均具有同等的品质功能,或者可用于一些专门的应用。譬如,要想获得精确的测量值,则需要配备高速定格动画功能的先进红外热像仪。今天,小菲就教大家如何选择制冷型和非制冷型红外热像仪!
各有千秋
制冷型红外热像仪
先进的制冷型红外热像仪配有集成低温制冷机的成像探测器。这是一款可将探测器温度降低至制冷温度的设备。为了将热噪声降至场景成像信号水平之下,探测器温度的下降必不可少。
制冷型红外热像仪是最敏感型红外热像仪,可探测物体间最细微的温差。它们工作在光谱中波红外(MWIR)波段和长波红外(LWIR)波段,因为从物理学角度来讲在这些波段热灵敏度较高。热灵敏度是指信号变化相对于目标温度变化。热灵敏度越高,就越容易探测那些目标温度与背景差异不大的场景。
FLIR A6700sc是一款科研级中波红外锑化铟热像仪,能生成细节丰富的327,680像素热图像。
非制冷型红外热像仪
非制冷型红外红外热像仪是一款其中配备的成像探测器无需低温制冷的红外热像仪。常见的探测器设计基于热释电探测器,这是一种拥有较大温度测量系数的小型氧化钒电阻,表面积较大、热容量低,以及热绝缘效果佳。场景温度变化会导致红外探测器温度变化,从而将转化为电信号,并经过处理产生图像。
非制冷型探测器用在长波红外(LWIR)波段中,与地面温度类似的目标在该波段中放射出的红外热能最多。相比制冷式探测器,非制冷型探测器的制造步骤更少,产率更高,真空包装成本更低,而且非制冷型红外热像仪无需极其高昂的低温制冷机设备。非制冷型红外热像仪配有较少的活动部件,在类似的工作条件下,其往往较制冷型红外热像仪具有更长的使用寿命。
FLIR T650sc配备一台非制冷型氧化钒(VOx)微测辐射热计探测器,能生成640×480像素的热图像。
非制冷型红外热像仪展现的优势带来了两难的问题:研发/科学应用最好什么时候使用制冷型红外热像仪?答案是:取决于应用需求。
实例对比
如果你想要发现微小的温差变化,需要最优的图像质量,拍摄快速移动或发热目标;如果你需要看清热变化过程,或者测量极小目标的温度;如果你希望在非常明确的电磁波谱部位可见热对象;抑或你希望将红外热像仪与其他测温设备同步工作,制冷型红外热像仪则是你的首选仪器。
1、速度
制冷型红外热像仪的成像速度快于非制冷型红外热像仪。高速热像成像的曝光时间可达到微秒,能够停止动态场景的表观运动,并可捕获每秒62,000帧以上的帧速率。其应用包括热分析和动态分析喷气式发动机涡轮叶片、汽车轮胎或安全气囊检测、超音速弹丸,以及爆炸等。
制冷型红外热像仪具有极快的响应速度,并充分利用全局快门优势。这意味着它们能够同时读出所有的像素,而并非如非制冷型红外热像仪一样逐行读取,从而使制冷型红外热像仪能够捕获清晰的图像和对移动物体进行测温。
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。
2、空间分辨率