מה צריך לדעת על גלאי IR

*מאמר זה לקוח מאתר FLIR 

ישנם סוגים רבים של מצלמות אינפרא־אדום (או תרמיות), כמו שישנן יישומים מדעיים שונים. אז איזו מצלמה מתאימה ביותר ליישום שלך במחקר ופיתוח?

מצלמות אינפרא־אדום הן לעיתים החלק החסר שמאפשר להבין באמת מה קורה בסביבת מחקר ופיתוח. מכיוון שהן מזהות ומציגות חום, מצלמות אלו מספקות תובנות על הכל, החל מפגמים בעיצוב לוחות חשמליים ועד לשריפה של חלקיקי פחם בודדים בתוך להבה גדולה.

בתוך משפחות המצלמות המיועדות למדע, לחוקרים יש מגוון אפשרויות — ממצלמות תרמיות זולות, ללא קירור, ועד מצלמות ביצועים גבוהים עם גלאי מקורר. בחירת הדגם המתאים תלויה במידה רבה ביישום הרצוי, ולכן יש לקחת בחשבון את המשתנים הבאים.

 

הגדרת גלאי מקורר ולא מקורר

גלאי אינפרא־אדום מקורר משתמש בחומרים שמופעלים בטמפרטורות קריוגניות. חומרים אלו מגיבים לפוטונים בודדים של אור, מה שהופך אותם לרגישים ומהירים מאוד — בחירה טובה ליישומי הדמיה בעלי ביצועים גבוהים. מגוון החומרים מאפשר למצלמות מקוררות לפעול בתחומי אינפרא־אדום קרוב, בינוני ורחוק. החסרונות העיקריים הם העלות והמורכבות: הגלאים חייבים להיות בתוך דואר ואקום, בעוד שהמערכות הקריוגניות דורשות תחזוקה תקופתית וצריכת חשמל משמעותית.

גלאי אינפרא־אדום לא מקורר, לעומת זאת, פועל בטמפרטורת סביבה ואינו דורש מערכות קירור מיוחדות, מה שהופך אותו לפשוט יותר, זול יותר ועמיד יותר. גלאים אלו פועלים בעיקר בתחום האינפרא־אדום הרחוק (LWIR) ונמצאים בשימוש נפוץ במצלמות אבטחה, ניטור תעשייתי והדמיה תרמית כללית. אף על פי שיש להם רגישות ורזולוציה נמוכות יותר מגלאים מקוררים, הפשטות והעלות הנמוכה הופכים אותם לפופולריים מאוד ביישומים מסחריים וצרכניים.

 

תחומי אורך גל באינפרא־אדום

בתחום ספקטרום האור, תחום האינפרא־אדום נמתח מאורך גל של כ־780 ננומטר עד 1 מילימטר, ומגשר בין אור נראה למיקרוגל. לרוב הוא מחולק לשלושה תחומים: אינפרא־אדום קרוב (NIR) – 0.78–3 µm, אינפרא־אדום בינוני (MWIR) – 3–8 µm, ואינפרא־אדום רחוק (LWIR) – 8–15 µm. כל תחום אורך גל משרת מטרה ייחודית, מה שהופך את טכנולוגיית האינפרא־אדום לחיונית בתעשיות וביישומים רבים.

  • אינפרא־אדום קרוב (NIR): משמש לבדיקות תעשייתיות לגילוי פגמים או הבדלים בחומרים שאינם נראים לעין, אך גם לניטור סביבתי, חקלאות ומחקר מדעי. יכולתו לחדור שכבות צבע מאפשרת שימוש בשחזור יצירות אומנות.
  • אינפרא־אדום בינוני (MWIR): מתאים ליישומי רדיומטריה והדמיה תרמית מדויקת בשל קונטרסט תרמי גבוה ורגישות מצוינת, אידיאלי למחקר הגנה ולעיצוב אלקטרוניקה.
  • אינפרא־אדום רחוק (LWIR): מתאים גם לגלאים מקוררים וגם ללא מקוררים. LWIR עובר טוב בערפל, עשן ואבק, ולכן מתאים לסביבות תעשייתיות קשות וליישומי אבטחה לטווח ארוך.

 

מהירות הגלאי

מהירות המצלמה תלויה במידה רבה בחומרי הגלאי. במצלמות SWIR ובכאלו שמצלמות עד 1.7 µm, החומר הנפוץ ביותר הוא אינדיום גאליום ארסן (InGaAs). עבור MWIR, חומרים מקוררים כגון תרכובת כספית–קדמית–תרמית (MCT), אינדיום אנטימון (InSb) או SLS (Strained Layer Superlattice) מספקים קצב פריימים מהיר ורגישות גבוהה.

ל-LWIR קיימים מיקרובולומטרים מבוססי סיליקון או מתכות שאינם דורשים קירור, או גלאים מקוררים MCT או SLS בעלי מהירויות אינטגרציה מהירות וטווח טמפרטורות רחב.

מיקרובולומטרים: רגישים בין 7.5 µm ל-14 µm, מותאמים לרגישות מקסימלית סביב 10 µm לטמפרטורת סביבה (~30°C). מהירות ורגישות הן הפוכות; גלאים רגישים מאוד נוטים להיות איטיים יותר. קריאת “רולינג שטר” עלולה ליצור עיוותים עבור עצמים מהירים. להדמיה מדויקת, אירועים צריכים להיות איטיים מ-60 מילי־שניות.

גלאים מקוררים: כוללים גלאי רגיש לפוטונים, ROIC לאיסוף אותות, מסנן קר שמגביל רגישות, ומערכת קירור. כל פיקסל כולל קיבול אינטגרציה לשליטה באנרגיה המצטברת. הם מאפשרים מהירויות פריימים גבוהות, איכות תמונה מדויקת ויכולת windowing, אידיאלי ללכידת תנועה ללא טשטוש ושמירה על קריאות טמפרטורה מדויקת.

 

רגישות הגלאי

רגישות תרמית (NETD – Noise Equivalent Temperature Difference) מודדת את ההפרש בטמפרטורה הנדרש ליצירת אות השווה לרעש הזמני של המצלמה. NETD מייצג את רמת הרעש בזמן יחסי. ככל שהערך נמוך יותר – הרגישות גבוהה יותר.

  • מיקרובולומטרים ללא קירור: NETD ~30–50 mK
  • מצלמות מקוררות: NETD ~20 mK

שני סוגי הגלאים חווים רעש זמני ומרחבי. רעש זמני מתרחש באופן אקראי לאורך זמן; רעש מרחבי מופיע בתבנית קבועה. ביצוע Non-Uniformity Correction (NUC) מפחית רעש מרחבי. גלאים מקוררים מספקים תמונות חדה יותר עבור אירועים תרמיים חלשים או חולפים בהשוואה לבולומטרים.

 

רזולוציה מרחבית של הגלאי

רזולוציה מרחבית (IFOV / Instantaneous Field of View) מגדירה את השטח שכל פיקסל בגלאי או מצלמה תופס. עיקרון זה חל על מצלמות מקוררות, לא מקוררות או דיגיטליות. כל פיקסל מכסה אזור מסוים המתרחב החוצה במרחב. כדי להבין את הרזולוציה המרחבית יש לדעת את שדה הראייה (FOV) של המצלמה.

פייסבוק

לינקדין

PDF אתר

קישור לאתר

שתף
Email
Facebook
WhatsApp
LinkedIn
Twitter
Print

מאמרים בנושא

הפתרון המושלם לאינטגרטורים בתחום האוטומציה והרובוטיקה בקווי ייצור

אנחנו ב-ASIO Vision מובילים בהצגת מגוון רחב של פתרונות ראייה ממוחשבת לקווי הייצור המודרניים בתעשייה. מערכות אלו משמשות כ"עיניים" של קווי הייצור, ומשלבות טכנולוגיות מתקדמות שמבטיחות ביצועים מיטביים וחדשנות תעשייתית. בנוסף למערכות המתקדמות, אנו מספקים שירותים מקיפים המותאמים במיוחד לאינטגרטורים הרוכשים ציוד מ ASIO Vision. מרכז ההדרכה והשירות שלנו מציע

קרא עוד »

מצלמות אקוסטיות לגילוי דליפות אוויר דחוס, תקלות מכניות, תקלות חשמל וגז

דגמי Si2-Pro, Si2-LD ו-Si2-PD החדשים מספקים ביצועים מהשורה הראשונה, תמיכה בקבלת החלטות, ניהול צי ושילוב נתונים ארגוני, עם תכונות חדשות של איתור דליפות אוויר דחוס גזים וחשמל ואיתור תקלות מכניות. סדרת Si2 מתוצרת חברת FLIR, מציעה פתרונות ברמה תעשייתית לגילוי דליפות אוויר וגז וכן תקלות מכניות כמו בעיות במיסבים, ומספקת

קרא עוד »

כיצד מצלמה אקוסטית מסייעת בתחזוקה מונעת

אחת הטכנולוגיות המתקדמות ביותר בתחום התחזוקה המונעת היא השימוש במצלמה אקוסטית מצלמה אקוסטית מבוססת על טכנולוגיה של חישת קול (אקוסטיקה) המאפשרת זיהוי של תדרים שלא ניתן לשמוע באוזן אנושית. באמצעות מצלמה זו ניתן לאתר דליפות גזים, רעידות חריגות, ושחיקה במיסבים, עוד לפני שמופיעים סימני תקלה גלויים. חשיבות התחזוקה המונעת במפעלים

קרא עוד »

תערוכת Vision בשטוטגרט אוקטובר 2024 – אירוע מרכזי בתחום ראיית המכונה והאוטומציה

תערוכת Vision בשטוטגרט, המתקיימת בחודש אוקטובר השנה, היא אחד מהאירועים המרכזיים בתחום ראיית המכונה והאוטומציה. תערוכה זו, הנחשבת למובילה עולמית, מרכזת את כל החידושים והפיתוחים העדכניים ביותר בתחום, ומושכת אליה מקצוענים, מהנדסים, וחברות טכנולוגיה מכל רחבי העולם.   תערוכת Vision מתקיימת מדי שנתיים ומהווה פלטפורמה חשובה להצגת טכנולוגיות מתקדמות בתחום

קרא עוד »

פרויקט מול חברת Assatec Robotics

היכרות עם הלקוח אסאטק רובוטיקה אסאטק רובוטיקה בע"מ מפתחת ומייצרת תאים רובוטיים ומערכות אוטומטיות לטובת אוטומציה מלאה, בהתאם לדרישות הלקוח. החברה שקיימת משנת 1997הינה הנציגה של חברת FANUC – אחת מיצרניות הרובוטים התעשייתיים מהמובילות בעולם. אסאטק רובוטיקה גאה בניסיון הרב בבניית מערכות רובוטיות בארץ, מקפידה להישאר מעודכנת בחזית הטכנולוגיה הרובוטית,

קרא עוד »

מצלמות תרמיות של פליר

חיישן חכם – FLIR A50/A70 FLIR A50 and A70 smart sensor cameras are ideal for users who want built-in, on-camera analytics and alarm capabilities for condition monitoring and early fire detection applications. With options for Wi-Fi, an integrated visual camera, and ONVIF S compatibility (advanced version only), FLIR A50/A70 cameras

קרא עוד »

מצלמת בלוק FHD החדשה עם FCBs של סוני

FCB-EV9520L The latest Sony's 1/2.8-type Full HD color image sensor *1 for surveillance offers high sensitivity with a minimum illumination of 0.009lx*2. Equipped with full HD resolution and 30x optical zoom, the camera is also effective in fields such as infrastructure inspections, unmanned drones, and smart livestock and aquaculture. The

קרא עוד »

מצלמות היפרספקטרליות לרחפנים – סדרת SPECIM AFX

סדרת Specim AFX מהווה פתרון הדמיה היפרספקטרלי מתקדם עבור רחפנים שמיועדים ליישומי חישה מרחוק. COMPACT ALL-IN-ONE SOLUTION FOR UAV REMOTE SENSING Specim AFX series is a state-of-the-art hyperspectral imaging solution for drones designed for remote sensing applications. It is an all-in-one device with a high-end hyperspectral sensor based on our

קרא עוד »

חישה מרחוק היפר-ספקטרלית באמצעות כטב"ם

שימוש בטכנולוגיה מתקדמת לשיפור מחקר וניהול גידולים חקלאיים, באמצעות שילוב של כלי טייס בלתי מאויש, אשר מצויד במערכות הדמיה היפר-ספקטרליות. Food scarcity, population growth, and global climate change have propelled research to enhance crop yield growth. Field crop phenotyping provides important information to explain crop growth and its relationship with

קרא עוד »

ליווי חברת Percepto

היכרות עם הלקוח פרספטו חברת פרספטו מחוללת מהפכה באופן שבו תשתיות ונכסים חיוניים נבדקים ומנוטרים. מייצרת פתרון תוכנה ייחודי מבחינת בדיקה וניטור מקצה לקצה. כל זאת ביחד הופך את זרימת הנתונים החזותיים ל100% אוטומטיים, וזאת בזכות שילוב בין רחפנים תעשייתיים לראייה ממוחשבת. אופי העבודה עם רחפני פרספטו פרספטו עובדת עם

קרא עוד »

Spectral Devices Inc – שחקן חדש בתחום המצלמות המולטי-ספקטראליות

Spectral Devices Inc אסיו ויז'ן מצרפת שחקן חדש בתחום המצלמות המולטי-ספקטראליות: חברת Spectral Devices Inc החברה פיתחה מספר רב של מערכות הדמיה רב-ספקטרליות קומפקטיות וחסכוניות, כולל מצלמות צילום רב-ספקטרליות, מצלמות סריקת קו רב-ספקטרליות, מצלמות רב-ספקטרליות, מצלמות צילום רב-ספקטרליות, ציוד לעיבוד מזון רב-ספקטרלי ומערכות מל"טים רב-ספקטרליות. לחברה מגוון מוצרים שנועדו למגוון

קרא עוד »

לשיחת יעוץ

השאירו פרטים ונציגנו יחזרו אליכם בהקדם!