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一文读懂CA75N红外热像仪的工作原理

2022-04-08 [613]
 
  CA75N红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上,从而获得红外热像图,这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。
 
  CA75N红外热像仪的工作原理:
 
  非制冷红外焦平面探测器由许多MEMS微桥结构的像元在焦平面上二维重复排列构成,每个像元对特定入射角的热辐射进行测量,其基本原理如图4所示,a):红外辐射被像元中的红外吸收层吸收后引起温度变化,进而使非晶硅热敏电阻的阻值变化;b):非晶硅热敏电阻通过MEMS绝热微桥支撑在硅衬底上方,并通过支撑结构与制作在硅衬底上的COMS独处电路相连;c):CMOS电路将热敏电阻阻值变化转变为差分电流并进行积分放大,经采样后得到红外热图像中单个像元的灰度值。
 
  为了提高探测器的响应率和灵敏度,要求探测器像元微桥具有良好的热绝缘性,同时为保证红外成像的帧频,需使像元的热容尽量小以保证足够小的热时间常数,因此MEMS像元一般设计成如图5所示的结构。利用细长的微悬臂梁支撑以提高绝热性能,热敏材料制作在桥面上,桥面尽量轻、薄以减小热质量。在衬底制作反射层,与桥面之间形成谐振腔,提高红外吸收效率。像元微桥通过悬臂梁的两端与衬底内的CMOS读出电路连接。所以,非制冷红外焦平面探测器是CMOS-MEMS单体集成的大阵列器件。
 
  热像测温用于预防性检测,例如对电力输电线路、发电设备、机械设备等通过红外热像仪检测异常发热区域,可以预防重大停机以及事故的发生。在建筑方面,用于检测房屋的隔热效果、墙壁外立面、空鼓、渗水和霉变等。其它的领域还包括产品研发、电子制造、医学测温和制程控制等。