У вашому питанні є багато запитань, і вони, ймовірно, повинні бути розбиті на декілька різних питань. Я не хочу чекати, поки це станеться, але я звернуся до тих, на які я знаю відповіді.
- Як перетворюється тепло в електричний сигнал (струм або напруга)?
A мікроболометр це лише окремий випадок a болометр який містить матеріал, стійкість якого дуже чутлива до його температури. Зміна опору, викликаного нагріванням від падаючого електромагнітного (ЕМ) випромінювання, зчитується ланцюгом, подібним до того, який ви знайдете в вольтметрі. Ці пристрої можуть бути розроблені так, щоб бути чутливими до неймовірно низьких обсягів енергії, і в цілому також мають високий динамічний діапазон. Ті, які я використовував у лазерній промисловості, є чутливими від 10 до 100 Вт, динамічним діапазоном 10 4 .
- Як визначається спектральна смуга пропускання камери?
Болометри відомі тим, що мають надзвичайно широкі спектральні смуги. Оскільки пристрій фактично вимірює нагрівання, що наноситься ЕМ-випромінюванням, пропускну здатність самого матеріалу виявлення (як правило, також аморфний кремній або оксид ванадію ) визначається довжинами хвиль, на яких вона поглинається. Ширина смуги мікроболометричних детекторів повинна бути визначена за допомогою зовнішньої оптики, яка відхиляє або поглинає інші довжини хвиль. Я думаю, що вони використовують поглинання ІЧ-смуговий фільтр перед поверхнею детектора.
- Чому ІЧ-камери набагато дорожче, ніж кольорові відеокамери? (Кольорові камери мають інфрачервоні придушення, чи не так?)
Я не знаю точно, але здатність виробляти ці речі масово Це стало можливим лише за останні кілька років пристрій з зарядовим зв'язком (CCD) детектори були в масовому виробництві з 1980-х років. Ви правильно, що ПЗЗ-датчики включають ІЧ-фільтр, але основні матеріали є тільки чутливими до ~ 1-2 мкм, тому вони не працюють в глибині ІЧ, як це роблять мікроболометри.
- У чому різниця між ІЧ-камерами, які можуть виявити температури до, наприклад 1000 ° C, в порівнянні з ІЧ-камерами, які можуть виявляти температури до 400 ° C?
Всі теплі тіла випромінюють по всьому діапазону ЕМ-спектру. Спектральний вміст випромінювання, що випромінюється при даній довжині хвилі, дається дуже майже на Крива чорного тіла Планка (показано нижче). Однією з ключових особливостей цієї кривої є те, що пік випромінюваного випромінювання зміщується в бік довших хвиль при більш низьких температурах. Пік випромінювання задається Закон Віна який
$$
lambda_ {max} = frac {b} {T}
$$
де $ b $ - константа Відня ($ b = 2.8977721 cdot10 ^ {3}: mathrm {m * K} $) і температура $ T $ знаходиться в одиницях Кельвіна. З цього можна розрахувати, що пікові довжини хвиль температур, які ви запитуєте, такі: $ lambda_ {1000} = 2.3 {m} $ і $ lambda_ {400} = 4.3 \ t } $. Отже, детектори, які призначені для чутливості до цих різних температур, просто налаштовуються (ймовірно, налаштовуючи смуговий фільтр спереду), щоб бути більш чутливими на різних пікових довжинах хвиль.
