关于红外技术你需要了解的五件事

xkwssq

红外技术正在进入越来越广泛的创新消费应用领域。该技术于 19 世纪初首次被发现。然而，要真正使用它并将其集成到可销售的产品中需要相当长的时间。当今强大的红外技术正以各种新颖的方式得到应用，例如为自动驾驶汽车和智能建筑的先进系统增加价值。
红外可以集成到现有系统中以添加新的技术功能。而且，随着产量的增加，成本将继续下降，使该技术更容易获得更广泛的用途。

1.电磁波谱和不同的波长
电磁频谱如何工作？
辐射的特征在于其频率和波长。并不是所有的辐射都是人眼可见的。红外辐射的波长比可见光谱中的辐射更长，并且比微波或太赫兹辐射的波长更短。


电磁波谱中有多种波长，每种波长都有独特的特性。

NIR（近红外）：这些是红外光谱中较短的波长，最接近可见光谱，位于 0.78 µm 和 2.5 µm 之间。例如，近红外光谱的基本原理是由红外源激发分子引起的分子振动。分子吸收红外波，改变电子的振动程度。这会产生一个可测量的信号。

SWIR（短波红外）：光谱范围为 1 µm 至 2.7 µm。硅基探测器的尺寸限制在 1.0 µm 左右。因此，SWIR 成像需要能够在 0.9 µm 至 1.7 µm 范围内运行的光学和电子元件，而非冷却 InGaAs 探测器则不然。

MWIR（中波红外）：光谱范围为 3 µm 至 5 µm。热成像开始于光谱的这一部分，被观察场景中出现的温度梯度开始形成。 MWIR 检测需要低温冷却技术，例如 HgCdTe（MCT 或 MerCad）（一种 II-VI 族半导体材料）。

LWIR（长波红外）：光谱范围为 7 µm 至 14 µm。探测器捕获被观察场景中物体发出的热量。与检测物体反射光的可见光探测器不同，长波红外探测器不需要光源。这些探测器可以在白天或晚上生成相同的图像。无论环境光如何，图像都将是相同的。

2.两项主要技术
目前探测器主要有两种类型：  
-冷却：使用低温冷却系统将这些探测器保持在极低的温度。该系统将传感器温度降低至低温，并将热引起的噪声降低至低于场景发出的信号的水平。
此类探测器的主要优点是令人难以置信的高分辨率和灵敏度以及由此产生的高图像质量。然而，冷却探测器比非冷却探测器体积更大且更昂贵。这使得它们不太适合某些外形因素比图像质量更重要的应用。
-非冷却探测器或微测辐射热计：这些探测器不需要冷却系统。利用微测辐射热计技术，场景中的温差会触发微测辐射热计温度的变化。然后这些变化被转换成电信号，然后转换成图像。配备非冷却探测器的系统比配备冷却探测器的系统更具成本效益，并且需要更少的维护。

3.NETD，探测器灵敏度的关键指标
NETD（噪声等效温差）测量相机的热灵敏度。这是相机可以检测到的最小温差。它以毫开尔文 (mK) 或摄氏度 (° C) 表示。NETD 越低，相机检测热对比度的能力就越好。因此，NETD 可以被认为类似于可见光探测器中的对比度。
在红外探测器中，对于非制冷微测辐射热计，NETD 的范围可以在 25 mK 到 100 mK 之间。对于冷却探测器，该值约为 10 mK。
NETD 对于热对比度较低的场景尤其重要（所有物体几乎处于相同温度的场景，例如风景）。

4.分辨率和视场 (FOV)
视场 (FOV) 是指相机可以捕捉的角度的宽度。FOV 必须与图像分辨率（像素数）一起考虑。
分辨率将显示图像的清晰度，而视场将显示图像的宽度。分辨率越高（换句话说，像素越多），图像越清晰。但是，要增加像素数，必须减小 FOV。

5.模拟或数字
顾名思义，模数转换器 (ADC) 是将模拟信号转换为数字（二进制​​）信号的系统。 数模转换器 (DAC) 将数字信号转换为模拟信号。 在全数字型号中，ADC 集成到传感器中。它将模拟视频信号转换为可由软件处理的数字信号，以从场景中提取所需的信息。 全数字模型还可以包括用于传感元件的偏振切换 DAC。在这里，探测器集成商不再需要为探测器开发电源组件，这使得它们更容易实施。