一文讀懂CA75N紅外熱像儀的工作原理
2022-04-08
[1633]
CA75N紅外熱像儀是利用紅外探測(cè)器和光學(xué)成像物鏡接受被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測(cè)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(chǎng)相對(duì)應(yīng)。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(cè)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(cè)器由許多MEMS微橋結(jié)構(gòu)的像元在焦平面上二維重復(fù)排列構(gòu)成，每個(gè)像元對(duì)特定入射角的熱輻射進(jìn)行測(cè)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(jìn)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(dú)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(jìn)行積分放大，經(jīng)采樣后得到紅外熱圖像中單個(gè)像元的灰度值。
為了提高探測(cè)器的響應(yīng)率和靈敏度，要求探測(cè)器像元微橋具有良好的熱絕緣性，同時(shí)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(shí)間常數(shù)，因此MEMS像元一般設(shè)計(jì)成如圖5所示的結(jié)構(gòu)。利用細(xì)長(zhǎng)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(cè)器是CMOS-MEMS單體集成的大陣列器件。
熱像測(cè)溫用于預(yù)防性檢測(cè)，例如對(duì)電力輸電線路、發(fā)電設(shè)備、機(jī)械設(shè)備等通過紅外熱像儀檢測(cè)異常發(fā)熱區(qū)域，可以預(yù)防重大停機(jī)以及事故的發(fā)生。在建筑方面，用于檢測(cè)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(xué)測(cè)溫和制程控制等。
