В чем суть тепловизионной съемки холодильных установок?

(1) Детектор охлаждения

Основное положение: Основой охлаждаемого тепловизионного оборудования является охлаждаемый детектор. Его основная функция — преобразование полученных сигналов инфракрасного излучения в электрические сигналы, а для того, чтобы иметь возможность обнаруживать слабые тепловые сигналы, детектор необходимо охладить до чрезвычайно низкой температуры. Например, охлаждаемые детекторы в некоторых военных приложениях могут работать при температурах до 77 К (температура жидкого азота) и ниже.

Принцип обнаружения: Когда материал в детекторе находится в среде с низкой температурой, внутренний тепловой шум значительно снижается, что позволяет детектору более чувствительно определять мельчайшие физические изменения, вызванные инфракрасным излучением. Например, детекторы на основе теллурида ртути и кадмия (HgCdTe) могут производить более эффективный фотоэлектрический эффект для инфракрасных фотонов при низких температурах. Когда инфракрасное излучение попадает на материал детектора, скорость генерации пар электрон-дырка в материале пропорциональна интенсивности Инфракрасное излучение. Пропорционально, таким образом преобразуя тепловые сигналы в электрические сигналы, обеспечивая основу для последующего получения изображений.

(2) Система охлаждения

Функция и необходимость: Система охлаждения играет ключевую роль в поддержании низкой температуры рабочей среды детектора. Поскольку для достижения высокой чувствительности и высокого разрешения детектор должен работать при низких температурах, система охлаждения должна иметь возможность эффективно отводить тепло, выделяемое детектором, и тепло, передаваемое извне. Например, холодильная система, использующая охладитель Стирлинга, может обеспечивать охлаждение посредством периодического сжатия и расширения газа для охлаждения детектора до требуемой низкой температуры.

Принцип работы и состав: Холодильная система в основном состоит из компрессора, детандера, охлаждающей головки и компонентов отвода тепла. Компрессор сжимает газообразный хладагент, повышая его давление и температуру, а затем транспортирует высокотемпературный и высоконапорный газ по трубопроводу в расширитель. В расширителе газ расширяется и совершает внешнюю работу, а его собственная температура резко падает. Холодная головка тесно связана с детектором, передавая холодную энергию детектору для его охлаждения. В то же время компоненты теплоотвода рассеивают тепло, выделяемое в процессе охлаждения, в окружающую среду, обеспечивая непрерывность цикла охлаждения.

(3) Блок обработки и усиления сигнала

Важность обработки сигнала: в охлаждаемом тепловидении электрический сигнал, выдаваемый детектором, очень слабый, поэтому блок обработки и усиления сигнала играет важную роль. Он может выполнять ряд процессов, таких как усиление, фильтрация и шумоподавление электрических сигналов, генерируемых детектором, преобразуя слабые сигналы в эффективные сигналы, которые могут использоваться последующими системами визуализации.

Конкретное содержание операции: во-первых, уровень сигнала увеличивается до соответствующего уровня с помощью усилителя, а затем фильтр удаляет высокочастотные шумы и помехи в сигнале. Например, установив подходящую частоту среза, можно отфильтровать электронный шум самого детектора и сигналы электромагнитных помех в окружающей среде. Затем аналоговый сигнал преобразуется в цифровой с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП), что обеспечивает основу данных для последующей цифровой обработки изображений.

(4) Высокоточная оптическая система

Функция оптической системы: Высокоточная оптическая система является еще одним основным элементом охлаждаемого тепловизионного оборудования. Он отвечает за сбор инфракрасного излучения, испускаемого целевым объектом, и фокусировку его на детекторе. Поскольку охлаждаемое тепловизионное оборудование обычно используется в ситуациях, где требуются высокая точность и разрешение, качество оптической системы напрямую влияет на эффект изображения.

Требования к оптическим компонентам: Линзы, отражатели и другие компоненты оптической системы должны быть изготовлены из материалов с высоким коэффициентом пропускания в инфракрасном диапазоне, таких как германий (Ge), сульфид цинка (ZnS) и т. д. В то же время точность обработки и сборки этих компонентов должна соответствовать очень высоким стандартам для уменьшения оптических дефектов, таких как аберрация и хроматическая аберрация, гарантируя, что инфракрасное излучение может быть точно сфокусировано на чувствительной области детектора, тем самым достигая четкости и точное тепловизионное изображение.

• Предыдущий: Как ухаживать за тепловизионными очками ночного видения и обслуживать их?
• Следующий: Какова тенденция развития технологии неохлаждаемой тепловизионной съемки?