一文讀懂CA75N紅外熱像儀的工作原理
2022-04-08
[1453]
CA75N紅外熱像儀是利用紅外探測器和光學成像物鏡接受被測目標的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應。通俗地講紅外熱像儀就是將物體發(fā)出的不可見紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷臒釄D像。熱圖像的上面的不同顏色代表被測物體的不同溫度。
CA75N紅外熱像儀的工作原理：
非制冷紅外焦平面探測器由許多MEMS微橋結(jié)構(gòu)的像元在焦平面上二維重復排列構(gòu)成，每個像元對特定入射角的熱輻射進行測量，其基本原理如圖4所示，a):紅外輻射被像元中的紅外吸收層吸收后引起溫度變化，進而使非晶硅熱敏電阻的阻值變化；b):非晶硅熱敏電阻通過MEMS絕熱微橋支撐在硅襯底上方，并通過支撐結(jié)構(gòu)與制作在硅襯底上的COMS獨處電路相連；c):CMOS電路將熱敏電阻阻值變化轉(zhuǎn)變?yōu)椴罘蛛娏鞑⑦M行積分放大，經(jīng)采樣后得到紅外熱圖像中單個像元的灰度值。
為了提高探測器的響應率和靈敏度，要求探測器像元微橋具有良好的熱絕緣性，同時為保證紅外成像的幀頻，需使像元的熱容盡量小以保證足夠小的熱時間常數(shù)，因此MEMS像元一般設計成如圖5所示的結(jié)構(gòu)。利用細長的微懸臂梁支撐以提高絕熱性能，熱敏材料制作在橋面上，橋面盡量輕、薄以減小熱質(zhì)量。在襯底制作反射層，與橋面之間形成諧振腔，提高紅外吸收效率。像元微橋通過懸臂梁的兩端與襯底內(nèi)的CMOS讀出電路連接。所以，非制冷紅外焦平面探測器是CMOS-MEMS單體集成的大陣列器件。
熱像測溫用于預防性檢測，例如對電力輸電線路、發(fā)電設備、機械設備等通過紅外熱像儀檢測異常發(fā)熱區(qū)域，可以預防重大停機以及事故的發(fā)生。在建筑方面，用于檢測房屋的隔熱效果、墻壁外立面、空鼓、滲水和霉變等。其它的領(lǐng)域還包括產(chǎn)品研發(fā)、電子制造、醫(yī)學測溫和制程控制等。
