Blog

การเปรียบเทียบความไวของโมดูลกล้องถ่ายภาพความร้อน - บทสรุปทางเทคนิค

อุปกรณ์ตรวจจับกล้องอินฟราเรดประกอบด้วยองค์ประกอบอุปกรณ์ตรวจจับแยกกันหลายชุดเนื่องจากความยาวคลื่นของพลังงานในสเปกตรัม IR นั้นยาวกว่าแสงที่มองเห็นได้ องค์ประกอบเครื่องตรวจจับ IR แต่ละชิ้นจะต้องมีขนาดใหญ่กว่าองค์ประกอบบนเครื่องตรวจจับแสงที่มองเห็นได้ตามลำดับเพื่อดูดซับความยาวคลื่นที่ใหญ่กว่าเป็นผลให้กล้องถ่ายภาพความร้อนมักจะมีความละเอียดต่ำกว่า (พิกเซลน้อยกว่า) กว่าเซ็นเซอร์แสงที่มองเห็นได้ซึ่งมีขนาดเชิงกลเท่ากันกล้องไมโครเทอร์มอลซึ่งมีขนาดเล็กพอที่จะใส่ในโทรศัพท์มือถือที่ทนทานได้ มักจะมีความละเอียดระหว่าง 80x60 ถึง 160x120 พิกเซลกล้องถ่ายภาพความร้อนที่ใช้โดยนักดับเพลิงและสำหรับการตรวจสอบทางอุตสาหกรรมอาจมีความละเอียด 320x256 ถึง 640x512 พิกเซล ซึ่งให้พิกเซลมากกว่าหลายเท่าและถ่ายภาพความร้อนได้ดีกว่ามาก แต่มีราคาที่สูงกว่าอย่างเห็นได้ชัด

อุปกรณ์ระบายความร้อนจะวัดความไวเป็นมิลลิเคลวิน (mK)ยิ่งตัวเลขต่ำ เครื่องตรวจจับก็จะยิ่งไวมากขึ้นความไวต่อความร้อนหรือที่เรียกว่า Noise Equivalent Temperature Difference (NETD) อธิบายความแตกต่างของอุณหภูมิที่น้อยที่สุดที่สังเกตได้เมื่อใช้อุปกรณ์ระบายความร้อนยิ่งค่า NETD ต่ำลง เซ็นเซอร์ก็จะตรวจจับความแตกต่างของอุณหภูมิเล็กน้อยได้ดีขึ้นเท่านั้นผู้ประกอบและนักพัฒนาควรมองหาผู้ผลิตที่สามารถให้ประสิทธิภาพ NETD ที่อุณหภูมิ 30 °C ที่เป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมคำเตือน: กล้องจากผู้ผลิตที่มีต้นทุนต่ำอาจซ่อนความไวที่ไม่ดีโดยการใช้ NETD ที่อุณหภูมิ 50 °C แทนที่จะเป็น 30 °C ที่เป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมตารางด้านล่างสามารถใช้เพื่อจัดอันดับความไวของเครื่องตรวจจับความร้อนโดยทั่วไปได้ เครื่องตรวจจับการไหลของของเหลว

การเปรียบเทียบความไวของโมดูลกล้องถ่ายภาพความร้อน - บทสรุปทางเทคนิค

เพื่อแสดงให้เห็นความแตกต่างของความไว ให้เปรียบเทียบกล้องถ่ายภาพความร้อนความไว 50 mK กับกล้องถ่ายภาพความร้อนความไว 20 mK ในภาพด้านล่างภาพสองภาพบนสุดถ่ายด้วยกล้องแกนระบายความร้อนด้วยความเย็น 20 mK ของรอยมือบนผนังทันทีหลังจากที่เอามือออกจากผนัง (ซ้าย) ในขณะที่ภาพขวาแสดงลายเซ็นของรอยพิมพ์มือความร้อนหลังจากผ่านไปสองนาทีเมื่อเปรียบเทียบกับภาพด้านล่างที่สอดคล้องกันที่ถ่ายด้วยกล้อง 50 mK กล้องที่มีความไว 20 mK ยังคงสามารถมองเห็นลายเซ็นความร้อนส่วนใหญ่ของลายนิ้วมือได้ ในขณะที่กล้องที่มีความไวน้อยกว่าจะแสดงเฉพาะส่วนที่เหลือของลายนิ้วมือเท่านั้นค่าความไวจะปรากฏชัดเจนเมื่อค้นหาลายเซ็นความร้อนในฉากที่มีคอนทราสต์ต่ำดังกล่าว

อย่างไรก็ตาม การปรับปรุงประสิทธิภาพเหล่านี้ต้องเสียค่าใช้จ่ายโดยทั่วไปแล้ว กล้อง IR ระบายความร้อนจะมีขนาดใหญ่กว่า หนักกว่า และกินไฟมากกว่านอกเหนือจากการเสียสละ SWaP (ขนาด น้ำหนัก และกำลัง) กล้องที่ระบายความร้อนแล้วยังมีราคาแพงกว่าอย่างมากและอาจเกิดการสึกหรอทางกลซึ่งจะช่วยลดเวลาเฉลี่ยที่จะเกิดความล้มเหลว (MTTF) ของกล้อง เนื่องจากเครื่องทำความเย็นด้วยความเย็นมีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวด้วยกลไกที่แน่นหนามาก ความคลาดเคลื่อนที่ลดลงเมื่อเวลาผ่านไป เช่นเดียวกับก๊าซฮีเลียมที่อาจรั่วไหลผ่านซีลอย่างช้าๆจากการทดสอบอายุการใช้งานและการวิเคราะห์ Weibull เวลาเฉลี่ยถึงความล้มเหลว (MTTF) โดยประมาณของเครื่องทำน้ำเย็น Teledyne FLIR FL-100 เพิ่มขึ้นจากประมาณ 17,000 ชั่วโมงในการแนะนำต้นแบบเป็นประมาณ 27,000 ชั่วโมงสำหรับหน่วยการผลิตปัจจุบันที่มีอายุการใช้งานเป้าหมายมากกว่า 30,000 ชั่วโมง.ซึ่งยังคงต่ำกว่า MTTF ของกล้อง LWIR ในปัจจุบันอย่างมาก