أصبحت أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء الحرارية جزءًا أساسيًا من الحياة الحديثة. وهي تستخدم على نطاق واسع في الأجهزة الطبية والمنازل الذكية ومراقبة الصناعات والأنظمة الأمنية وكاميرات التصوير الحراري.على عكس أجهزة استشعار الضوء المرئي، أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء الحرارية تكتشف الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الأجسام وتحولها إلى إشارات كهربائية بناءً على تغيرات درجة الحرارة.
اليوم، يمكن تقسيم تكنولوجيات أجهزة الاستشعار تحت الحمراء الحرارية الأكثر شيوعًا إلى ثلاث فئات رئيسية: أجهزة الاستشعار تحت الحمراء الحرارية، أجهزة الاستشعار تحت الحمراء الكهربائية، وميكروبولومترات.كل تقنية تعمل على مبدأ مختلف ومصممة لتطبيقات مختلفةيمكن أن يساعد فهم أنواع أجهزة الاستشعار هذه المهندسين والمصنعين والمستخدمين النهائيين في اختيار حل الأشعة تحت الحمراء المناسب لاحتياجاتهم.
1ما هو جهاز استشعار تحت الحمراء الحراري؟
مستشعر الأشعة تحت الحمراء الحرارية يكتشف طاقة الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الأشياء ويحولها إلى إشارات كهربائية قابلة للقياسأجهزة الاستشعار الحرارية يمكنها قياس درجة الحرارة أو اكتشاف وجود الأشخاص والأشياء دون اتصال مباشر.
على عكس أجهزة الكشف عن الفوتونات، تستجيب أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء الحرارية للتغيرات التي تسببها الحرارة في خصائص المواد.وهذا يجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات في حين غالبا ما يقلل من تعقيد النظام والتكلفة.
2أجهزة استشعار تحت الحمراء الحرارية وأجهزة استشعار تحت الحمراء الكهربائية
أجهزة استشعار الحرارة هي من بين أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء الحرارية الأكثر استخدامًا. مبدأ التشغيل بسيط نسبيًا: عندما تسخن الأشعة تحت الحمراء منطقة الاستشعار ،يتم إنشاء فرق في درجة الحرارة، تنتج إشارة إخراج كهربائية.
لأن أجهزة استشعار الحرارة يمكن أن تقيس الحرارة مباشرة دون اتصال بدني، فإنها تستخدم عادة في المنتجات الاستهلاكية والطبية.أجهزة قياس درجة الحرارة بدون اتصالوغالبا ما تعتمد الأجهزة الكهربائية على تكنولوجيا الحرارة. وتشمل مزاياها البنية البسيطة واستهلاك الطاقة المنخفضة والاستقرار الجيد والتكلفة المنخفضة نسبيا.تستخدم عادة لقياس درجة الحرارة بدلا من التصوير الحراري.
تعمل أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء البيروكهربائية على أساس التأثير البيروكهربائي. تنتج مواد معينة شحنات كهربائية عند تغير درجة حرارتها.إحدى الخصائص المهمة للمستشعرات الكهربائية هي أنها تستجيب فقط لتغير إشارات الأشعة تحت الحمراء. إنها حساسة للغاية للحركة ولكنها لا تستطيع الكشف بشكل فعال عن الأجسام الثابتة في درجات الحرارة الثابتة. وهذا يجعلها مثالية لتطبيقات الكشف عن الحركة. أجهزة استشعار الحركة بالأشعة تحت الحمراء،أنظمة الإضاءة التلقائية، الصنابير الذكية ، إنذارات الأمن، وأنظمة الكشف عن الإشغال تستخدم عادة أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء الكهربائية.
3الميكروبولومترات: جوهر كاميرات التصوير الحراري
الميكروبولومترات تمثل تكنولوجيا الاستشعار الحراري تحت الحمراء الأكثر تقدماً واستخداماً واسعاً لتطبيقات التصويرالميكروبولومترات يمكن أن تولد صور حرارية كاملة بدلا من إشارات الحرارة أو الحركة البسيطة.
يتكون الميكروبولومتر من مواد حساسة لدرجة الحرارة تمتص الأشعة تحت الحمراء. مع ارتفاع درجة حرارة المادة، تتغير المقاومة الكهربائية.يقيّم الكاشف هذه التغيرات في المقاومة ويحولها إلى بيانات صورةهذه القدرة تسمح لكاميرات التصوير الحراري للكشف عن فروق درجات الحرارة عبر الآلاف من البكسلات في وقت واحد،جعل الميكروبولومترات الخيار المفضل لأنظمة التصوير الحراري.
وتشمل التطبيقات التفتيش الصناعي، والصيانة التنبؤية، وإطفاء الحرائق، وأمن المحيط، ورؤية السيارات، والفحص الطبي، والكاميرات الحرارية المثبتة على الطائرات بدون طيار.
4.VOx مقابل ميكروبولومترات السيليكون الخام
تستخدم الميكروبولومترات الحديثة عادةً واحدة من مواد الاستشعار الثنائية: أكسيد الفاناديوم (VOx) أو السيليكون غير المتحرك (a-Si).يقدم السيليكون غير المتبلور توافقًا جيدًا في التصنيع مع عمليات أشباه الموصلات القياسية وتم اعتمادها في العديد من منتجات التصوير الحراريومع ذلك ، تعتبر تقنية VOx بشكل عام أكثر نضجاً وتستخدم على نطاق واسع في أنظمة التصوير تحت الحمراء عالية الأداء.جودة صورة ممتازة، والأداء المستقر. هذه المزايا جعلت VOx واحدة من التقنيات المهيمنة في سوق كاشف الأشعة تحت الحمراء العالمية غير المبردة. مع استمرار تطبيقات التصوير الحراري في التوسع،لا تزال أجهزة الكشف القائمة على VOx خيارًا شائعًا للكاميرات الحرارية المهنية والتجارية.
5اختيار مستشعر الأشعة تحت الحمراء الحراري المناسب
يعتمد أفضل مستشعر الأشعة تحت الحمراء الحرارية على متطلبات التطبيق. أجهزة استشعار الحرارة مثالية لقياس درجة الحرارة دون اتصال.أجهزة الاستشعار الكهربائية تتفوق في الكشف عن الحركة والتشخيصالميكروبولومترات هي الحل المفضل عندما تكون هناك حاجة إلى التصوير الحراري ورسم خرائط درجة الحرارة التفصيلية.
بالنسبة لأنظمة التصوير الحراري الحديثة ، تواصل ميكروبولومترات VOx قيادة السوق بفضل حساسيتها العالية وتكنولوجيتها الناضجة وأداء التصوير الممتاز.
الاستنتاج
أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء الحرارية تلعب دورًا حاسمًا في العديد من التطبيقات اليومية والصناعية. توفر أجهزة استشعار الحرارة قياسًا دقيقًا لدرجة الحرارة ،أجهزة الاستشعار الكهربائية تسمح بإكتشاف الحركة بشكل موثوق، وميكروبولومترات تجعل التصوير الحراري ممكن.
ومع استمرار تقدم تكنولوجيا الأشعة تحت الحمراء، تساعد أجهزة الكشف عن الأشعة تحت الحمراء غير المبردة القائمة على VOx على دفع اعتماد أوسع للتصوير الحراري في أسواق المستهلكين والصناعيين والطبية والأمنية.هذه الابتكارات تجعل الاستشعار الحراري أقوى، أكثر بأسعار معقولة، وأكثر سهولة من أي وقت مضى.