Написать нам

Поле необходимо заполнить!
Поле необходимо заполнить!
Поле необходимо заполнить!
Не пройдена проверка от автоматических сообщений
Необходимо согласие на обработку персональных данных

Современные микроболометры технологии и характеристики

Основные понятия

Тепловизор - это прибор, который позволяет одинаково хорошо контролировать ситуацию (вести наблюдение) днем и ночью при любых погодных условиях, работая в тепловом, невидимом для человеческого глаза спектральном диапазоне и тем самым позволяя видеть, то, что недоступно приборам ночного видения, обычным телекамерам и телекамерам с инфракрасной подсветкой.
В настоящее время тепловизоры благодаря уменьшению их стоимости, улучшению эксплуатационных характеристик и снижению полной стоимости всего жизненного цикла изделия становятся более доступными для потребителей.

Рассмотрим простейшую схему тепловизора и определим положение его чувствительного элемента - микроболометра - на пути формирования выходного сигнала (рис. 1).

Современные микроболометры технологии и характеристики.jpgИнфракрасное излучение через специализированную, как правило, германиевую оптику попадает на детектор, чувствительные элементы которого меняют свои свойства, вследствие чего изменяется снимаемый с них электрический сигнал. Далее этот сигнал обрабатывается блоком электроники; информация об излучении преобразуется и выдается в понятном человеческому мозгу виде - псевдови-деоизображнии тепловой картины, принимаемой приемником (рис. 2). Такая картина может выглядеть, например, следуюцим образом:

Современные микроболометры технологии и характеристики.jpg

Монохромное или цветное отображение зависит не от детектора, а от интерпретации электроникой получаемого с детектора изображения (для охранных тепловизоров рекомендуется применение черно-белого варианта для более четкого различения образов оператором). Оптика для тепловизоров, как правило, сильно не различается по своим параметрам ввиду своей задачи пропускать излучение какого-либо определенного диапазона. Для тепловизоров, основанных на микроболометрах, этот диапазон составляет 7,5х14 мкм.

Основным элементом в тепловизоре, как и в любом другом приборе, является его чувствительный элемент. В тепловизорах - это микроболометр, от качества и характеристик которого будет зависеть конечная способность прибора выполнять свою функцию.
В этой статье мы рассмотрим технологии производства неохлаждаемых тепловизионных детекторов (микроболометров) в применении к двум наиболее развитым в настоящее время направлениям использования тепловизоров: контроль и диагностика; охрана и безопасность. Существует два класса тепловизионных приборов: на охлаждаемых детекторах и на неохлаждаемых - микроболометрах. Каждая из технологий имеет свои преимущества и недостатки, при этом обе развиваются достаточно интенсивно, поскольку применение любой из них имеет свои выгоды.
В данном исследовании мы будем рассматривать микроболометры, так как приборы на их основе насчитывают большее количество потребителей, благодаря меньшей по сравнению с другими тепловизорами цене. Мы полагаем, что при насыщенности рынка предложениями наблюдается недостаточная информированность пользователей о технологиях, используемых при производстве тепловизионной аппаратуры, что может вызывать неоднозначные выводы о приборах по критерию "цена-эффективность".
Также мы рассмотрим тенденции развития существующих технологий и постараемся спрогнозировать дальнейшее развитие технологии неохлаждаемых датчиков.
Производство микроболометров - высокотехнологичный и дорогостоящий процесс. В мире существует не так уж много компаний, которые могут позволить себе содержать данное производство. К законодателям мод и мировых тенденций в этом сегменте стоит отнести США, в которых находится несколько производителей микроболометров и где постоянно осуществляются вложения средств в научно-исследовательские работы по данной тематике.
Для полноты картины необходимо рассмотреть не только инфракрасные детекторы на основе микроболометров, но и другие технологии производства неохлаждаемых детекторов, поскольку мы объединили их в один большой класс.

Неохлаждаемые инфракрасные детекторы

Разделим неохлаждаемые детекторы на следующие классы:
  • микроболометры;
  • ферроэлектрики;
  • другие типы.

В свою очередь, микроболометры подразделяются на два подкласса: VOx -микроболометр на оксиде ванадия и alpha-Si - микроболометр на аморфном кремнии. Ферроэлектрики также делятся на два подкласса: Thick Film BST - толстопленочная технология и Thin Film PLZT - тонкопленочная технология.
К другим неохлаждаемым датчикам можно отнести приемники на солях свинца и Poly-SiGe.
Как мы видим, технологий производства инфракрасных чувствительных элементов достаточно много, однако если взглянуть на распространенность приборов, построенных на тех или иных принципах, можно отметить подавляющее превосходство микроболометров и ферроэлектриков над всеми остальными технологиями. Поэтому мы сконцентрируем свое внимание на этих двух технологиях, а также рассмотрим более подробно существующие технологии производства микроболометров.
Для сравнения микроболометров и ферроэлектриков воспользуемся табл. 1, содержащей ключевые моменты производства чувствительных элементов и их выходные характеристики. В табл. 2 сравниваются микроболометры на оксиде ванадия (VOx) и аморфном кремнии (alpha-Si). Далее, используя данные этих таблиц, сделаем выводы о преимуществах и недостатках различных типов чувствительных элементов.

Современные микроболометры технологии и характеристики.jpg
Современные микроболометры технологии и характеристики.jpg

Производители и их технологии

Как мы уже отмечали, в мире существует всего несколько компаний, которые могут себе позволить содержать такое высокотехнологичное и наукоемкое производство, как выпуск неохлаждаемых инфракрасных чувствительных элементов.
Представим этих производителей и используемые ими технологии в табличном виде (см. табл. 3), чтобы читателю было проще сделать выводы о существующих направлениях и тенденциях в данном секторе рынка.

Современные микроболометры технологии и характеристики.jpg

Измерительные тепловизоры

Рынок измерительных тепловизоров переполнен разнообразными моделями. Порой достаточно сложно выбрать подходящую модель, оптимально реализующую критерий "цена-качество". На основе проведенных сравнительных исследований мы постараемся определить, на чем же следует остановиться термографисту при выборе прибора.
Прежде чем провести анализ и порекомендовать тот или иной тип детектора для измерительного тепловизора, необходимо рассмотреть классификацию измерительных тепловизоров по области их применения:

  • для обследования электрооборудования;
  • для поиска утечек тепла;
  • для поиска утечек газа/разливов нефти;
  • для автоматизации технологических процессов;
  • для научных исследований.

Итак, мы выделили пять больших классов измерительных тепловизоров, разумеется, их существует больше, но все другие классы можно привести к вышеперечисленным, поскольку конечные задачи их применения аналогичны.
Сразу отметим, что тепловизоры для научных целей и для поиска утечек газа и разливов нефти, как правило, требуют более высокой чувствительности и быстродействия, чем приборы на неохлаждаемых датчиках. Это обусловливает в большинстве случаев применение тепловизоров на основе охлаждаемых чувствительных элементов.
Таким образом, у нас осталось три класса измерительных тепловизоров, в которых применение неохлаждаемых детекторов обосновано и широко распространено. Представим эти классы и критерии выбора необходимого тепловизора в табличном виде (см. табл. 4).

Современные микроболометры технологии и характеристики.jpgОхранные тепловизоры

Охранные тепловизоры на неохлаждаемых датчиках все более и более привлекают к себе внимание благодаря последовательному уменьшению их стоимости как в момент покупки, так и в период владения прибором.
В отличие от измерительных тепловизоров охранные не измеряют температуру объектов -у них другие задачи. Соответственно и критерии к выбору данных приборов будут несколько иными. Представим также в табличном виде (см. табл. 5) критерии принятия решений и соответствие этим критериям существующих неохлаждаемых детекторов и, как следствие, систем на их основе.

Современные микроболометры технологии и характеристики.jpgО важности указанных параметров для охранных тепловизоров говорит следующее требование: охранный тепловизор должен давать четкие изображения нарушителя на возможно больших расстояниях при максимальном рабочем диапазоне температур, при этом изображение должно быть как можно более четким, чтобы исключить ложные срабатывания охранных систем.

Выводы

Итак, мы рассмотрели существующие технологии производства неохлаждаемых детекторов. В настоящий момент микроболометры выигрывают у ферроэлектриков с огромным преимуществом и подтверждение тому - ставка производителей на технологии микроболометров. В настоящее время лидируют две технологии микроболометров: на оксиде ванадия и на аморфном кремнии. Если мы проанализируем области применения и характеристики микроболометров, то сможем сделать выводы об оптимальном использовании того или иного типа микроболометров.
Так, для измерительных приборов, где важна чувствительность и качество изображения, следует применять микроболометры на оксиде ванадия, а где нужна высокая частота съема информации - на аморфном кремнии.
Для охранных камер оптимальным выбором станет тепловизор с микроболометром на оксиде ванадия, он обладает более высокой чувствительностью, отличается стабильным изображение и работает при более низких отрицательных температурах, нежели прибор на аморфном кремнии, а это в российских условиях чуть ли не главный критерий в системах тотального контроля 24/7!

Подходящие продукты
Стационарный тепловизор KS U-Bullet

- Дальность до 3000м
- 384х288, 640х512, 1280x1024
- Объектив от 5.8 до 60 мм
- ONVIF, H.264, H.265
- SD-карта (опционально)
- Встроенная видеоаналитика
- Температура -40...+50⁰С

Сравнить
Стационарный тепловизор KS U-серии

- Дальность до 5000м
- 384х288, 640х512, 1280x1024
- Объектив от 5.8 до 100 мм
- ONVIF, H.264, H.265
- SD-карта (опционально)
- Встроенная видеоаналитика
- Холодный старт
- Температура -40...+50⁰С

Сравнить
Стационарный тепловизор KS M-Dome

- Дальность до 1000м
- 640х512 / 1280х1024
- Объектив от 9 до 35мм
- Видеокамера 30х, 2Мп
- ONVIF, H.264, H.265
- SD-карта (опционально)
- Встроенная видеоаналитика
- Сопровождение целей
- Температура -40…+60 ⁰С

Сравнить
Промышленный тепловизор KS T-ZT

- Разрешение до 1280x1024
- Измерение до +2000 ⁰С
- Объектив 4.3...60мм
- Защита IP66
- Защитный кожух
- Опции:
   водяное охлаждение
   воздушная бленда
  

Сравнить
Тепловизор через пламя KS UR–320Flame

- Разрешение 320х240
- Длина волны 3.7~3.9μm
- Измерение 300...+1600 ⁰С
- Точность 2%
- Частота кадров 50Гц
- Объектив 28⁰

Сравнить
Измерительный тепловизор KS UR-RM 160

- Разрешение 160х120
- Измерение -20...+150 ⁰С
- Точность 2⁰ или 2%
- Частота кадров 25Гц
- Gig Ethernet, RS485, ONVIF
- Класс защиты IP54

Сравнить

Комментарии

Комментарии временно отсутствуют

Последние статьи

Интеграция морских тепловизоров в навигационные и охранные комплексы
Статьи

KARNEEV SYSTEMS

Интеграция морских тепловизоров в навигационные и охранные комплексы

Безопасность на воде требует высокой степени технической готовности, особенно в условиях ограниченной видимости, сложной метеообстановки или высокой интенсивности движения.

Без проводов, без границ: беспроводные камеры для сложных объектов и временных систем наблюдения
Статьи

KARNEEV SYSTEMS

Без проводов, без границ: беспроводные камеры для сложных объектов и временных систем наблюдения

Современные задачи обеспечения безопасности требуют гибких и мобильных решений. Особенно это актуально на объектах с ограниченной инфраструктурой, где установка проводной системы видеонаблюдения невозможна или экономически нецелесообразна.

Радар против дрона: как охранные радары KARNEEV SYSTEMS меняют правила игры в периметральной защите
Статьи

KARNEEV SYSTEMS

Радар против дрона: как охранные радары KARNEEV SYSTEMS меняют правила игры в периметральной защите

Современные системы охраны все чаще сталкиваются с угрозами, которые невозможно обнаружить традиционными средствами видеонаблюдения. Одной из таких угроз стали беспилотные летательные аппараты (БПЛА)

Как выбрать тепловизор для охраны склада
Статьи

KARNEEV SYSTEMS

Как выбрать тепловизор для охраны склада

Любой складской комплекс требует круглосуточного мониторинга, который будет работать даже в полной темноте, во время дождя, тумана или в других сложных погодных условиях. Установки обычных видеокамер будет недостаточно, поэтому лучшим решением станет тепловизионный контроль.

Для чего нужны тепловизоры на стройке
Статьи

KARNEEV SYSTEMS

Для чего нужны тепловизоры на стройке

Тепловизоры находят все более широкое применение в современном строительстве. Такие устройства позволяют экономить энергию, так как с их помощью можно вовремя выявить и устранить утечки тепла.

Тепловизор видит то, что скрыто: 5 неожиданных сфер применения тепловизионных решений KARNEEV SYSTEMS
Статьи

KARNEEV SYSTEMS

Тепловизор видит то, что скрыто: 5 неожиданных сфер применения тепловизионных решений KARNEEV SYSTEMS

Тепловизионные технологии уже давно вышли за рамки привычных задач охраны и видеонаблюдения. Благодаря своей способности регистрировать тепловое излучение объектов, они открывают новые возможности в самых разных отраслях - от экологии до промышленной безопасности.

Мифы о тепловизорах: разоблачаем 5 популярных заблуждений
Статьи

KARNEEV SYSTEMS

Мифы о тепловизорах: разоблачаем 5 популярных заблуждений

Тепловизоры становятся все более популярными в самых разных сферах, от строительства до медицинского контроля на предприятиях и охоты. Такие приборы позволяют «видеть» даже в полной темноте, так как они улавливают инфракрасное излучение...

Беспилотники с тепловизорами для контроля за лесными пожарами
Статьи

KARNEEV SYSTEMS

Беспилотники с тепловизорами для контроля за лесными пожарами

Лесные пожары стали практически ежегодным стихийным бедствием в разных частях мира. Глобальное потепление с постоянным повышением температуры и уменьшением объема осадков способствует увеличению рисков возгораний — все чаще из-за пожаров гибнут десятки квадратных километров лесных массивов. Чтобы предотвратить причинение большого экологического ущерба, важно вовремя выявить и локализовать возгорание. Для этой цели активно применяется передовое оборудование, в том числе БПЛА, оснащенные тепловизорами.

Как дальномерные модули меняют подход к измерениям: от точности в строительстве до промышленных решений
Статьи

KARNEEV SYSTEMS

Как дальномерные модули меняют подход к измерениям: от точности в строительстве до промышленных решений

Дальномерные модули - это компактные высокоточные устройства, предназначенные для измерения расстояния до объекта. В основе их работы лежит принцип отражения лазерного или инфракрасного сигнала

Как камерные модули Karneev Systems меняют системы видеонаблюдения: от безопасности до промышленного контроля
Статьи

KARNEEV SYSTEMS

Как камерные модули Karneev Systems меняют системы видеонаблюдения: от безопасности до промышленного контроля

Современные системы видеонаблюдения претерпевают значительные изменения благодаря активному развитию технологий камерных модулей.

Мы используем cookies! Мы используем cookies для улучшения работы сайта. Оставаясь на нашем сайте, Вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности
Принять