Характеристики и основные области применения технологии неохлаждаемой инфракрасной визуализации

Благодаря постоянному развитию неохлаждаемой инфракрасной фокальной плоскости рынок инфракрасных тепловизоров быстро развивался. Технические применения неохлаждаемых инфракрасных тепловизоров можно свести к трем основным направлениям: улучшение визуального восприятия, бесконтактное измерение температуры и превентивное обнаружение.

Неохлаждаемый инфракрасный датчик изображения состоит из множества пикселей микромостовой структуры МЭМС, многократно расположенных в двух измерениях на фокальной плоскости. Каждый пиксель измеряет тепловое излучение под определенным углом падения. Его основной принцип заключается в следующем:

(1) Инфракрасное излучение поглощается поглощающим инфракрасное излучение слоем в пикселе, вызывая изменения температуры, что, в свою очередь, изменяет сопротивление термистора из аморфного кремния;
(2) Термистор из аморфного кремния поддерживается на кремниевой подложке через изолированный микромост MEMS и подключается к независимой цепи COMS, созданной на кремниевой подложке, через опорную структуру;
(3) Схема КМОП преобразует изменение сопротивления термистора в дифференциальный ток и выполняет интегральное усиление.После выборки получается значение серого одного пикселя на инфракрасном тепловом изображении.

Для повышения быстродействия и чувствительности детектора пиксельный микромост детектора должен иметь хорошую теплоизоляцию, в то же время для обеспечения частоты кадров инфракрасного изображения необходимо сохранять теплоемкость пикселя. как можно меньше, чтобы обеспечить достаточно малую тепловую постоянную времени, поэтому пиксели МЭМС обычно имеют структуру, показанную на рисунке. Для улучшения теплоизоляционных характеристик используются тонкие микроконсольные балочные опоры.Настил моста изготовлен из термочувствительных материалов.Настил моста максимально легкий и тонкий для уменьшения тепловой массы. На подложке выполнен отражающий слой, образующий резонансную полость между подложкой и перемычкой для повышения эффективности поглощения инфракрасного излучения. Пиксельный микромост соединен со схемой считывания КМОП в подложке через оба конца консольной балки. Таким образом, неохлаждаемый инфракрасный детектор в фокальной плоскости представляет собой устройство с большой матрицей, интегрированное с CMOS-MEMS.

Неохлаждаемые инфракрасные датчики изображения имеют широкий спектр применения в военной и коммерческой сферах:

(1) Военная область

Как показано на рисунке, он используется для тепловизионного прицеливания оружия, переносных средств улучшения зрения, улучшения обзора на транспортных средствах, дистанционных боевых модулей, дронов, беспилотных наземных транспортных средств, машин наблюдения и управления, управления огнем, наведения и т. д.

(2) Тепловизионное измерение температуры

Он используется для превентивного обнаружения, например, для обнаружения аномальных зон нагрева с помощью инфракрасных тепловизионных камер на линиях электропередачи, энергетическом оборудовании, механическом оборудовании и т. д., что может предотвратить крупные отключения и аварии. В строительстве он используется для обнаружения изоляционного эффекта домов, фасадов стен, пустот, просачивания воды, плесени и т. д. Другие области включают исследования и разработки продукции, производство электроники, медицинскую термометрию, медицинские испытания, управление процессами и т. д.

(3) Коммерческое визуальное улучшение

В настоящее время основные области применения включают пожарно-спасательные работы, мониторинг безопасности, улучшение инфракрасного видения на транспортных средствах и кораблях и т. д. В основном он использует преимущества инфракрасной визуализации, которая не требует внешних источников света, обладает сильной способностью проникать в дым, имеет большое рабочее расстояние и сильный контраст изображения, что эффективно дополняет человеческое зрение.

(4) Бытовая электроника

Из-за широкого применения и чрезвычайно высокой степени проникновения датчиков изображения в видимом свете в бытовой электронике, такой как мобильные телефоны, люди возлагают большие надежды на применение инфракрасных изображений в бытовой электронике. Широкомасштабное применение технологии инфракрасного тепловидения в бытовой электронике в настоящее время в основном ограничено стоимостью и объемом. Это также заставляет людей с нетерпением ждать новых применений инфракрасных тепловизионных датчиков в области бытовой электроники.

• Предыдущий: Преимущества и сценарии использования ВА-ПВС-14
• Следующий: Почему я рекомендую людям выбирать прибор ночного видения с автостробированием?