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红外气云成像系统的选择:制冷or非制冷?一篇看懂全部

更新时间:2023-04-20

当用户选择红外气云成像系统时,常常听到一组概念:制冷型和非制冷型。非光学专业背景的用户往往一头雾水,这两者有什么区别呢?

红外气云成像系统的核心是红外探测器,分为两大类:动式(加红外光源)和被动式(不加红外光源)。红外气云成像系统一般指采用被动式红外探测器的设备,而被动式又分为两类:制冷型和非制冷型。

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红外传感器的分类

制冷型红外探测器是基于“光-电”转换原理工作的,在接收到特定频率的红外辐射后瞬时产生光电子,系统响应时间为微秒级。非制冷型红外探测器部分基于“光-电”转换原理工作,更多的是基于光-热-电”转换原理,在接收到红外辐射后需要升温过程,响应时间为毫秒级。两者在响应时间上相差多个量级。

顾名思义,制冷型和非制冷型最根本的区别在于,是否采用制冷手段将探测器冷却到一定低温后再进行测量。由于探测器温度的降低对于将探测器噪声降低到低于被成像场景的信号水平非常必要,所以制冷型红外探测器的灵敏度、准确性远远高于非制冷型。制冷方式有三大类:常用制冷剂如三氟甲烷可冷却到-70℃,液氮制冷(包括斯特林机)可冷却到-196℃,而液氦制冷可达到绝对零度-273℃。英宝硕的红外气云成像系统全线产品都采用了斯特林制冷机。

下图列出了制冷型和非制冷型红外探测器的主要差异:

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那在实际应用中,制冷型和非制冷型红外探测器的成像效果如何呢?我们来看看对比:

成像速度

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 以20mph速度旋转的轮胎的拍摄效果:

制冷型(左) 非制冷(右)

灵敏度

j5-4.jpg

手印在墙上的初始图像:

制冷型(左) 非制冷(右)

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手印在墙上两分钟后图像:

制冷型(左) 非制冷(右)

虽然制冷型红外探测器具有多种优势,但由于成本较高,通常仅应用在航空航天和工业高端领域。而非制冷型红外探测器由于低廉的成本,在民用和工业低端领域已得到广泛运用。

然而,在选择以红外探测器为核心的红外气云成像系统时,条件则更加严格。红外探测器最早应用于测固液体,之后逐渐发展至检测气体。而当检测对象为气体,且检测距离较远时,制冷型红外气云成像系统以其超快速响应、高灵敏度、高准确度、强可靠性成为严苛环境下的唯一有效之选。



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