Los principios de las imágenes MWIR
1. Los fundamentos de la imagen térmica infrarroja.
Las imágenes infrarrojas térmicas generalmente se refieren a imágenes MWIR de 3 a 5 μm y a imágenes LWIR de 8 a 12 μm. En estas bandas de ondas, la atención se centra en la fuente de calor, no en la luz visible. Las imágenes térmicas infrarrojas tienen muchas aplicaciones diferentes, como pruebas no destructivas, captura de puntos demasiado calientes de equipos o ubicaciones de pérdida de calor en edificios mediante cámaras infrarrojas, las diferencias en la temperatura de las superficies locales se pueden medir en el campo médico y la búsqueda de fugas térmicas. puntos en los sistemas de enfriamiento de las centrales nucleares rápidamente, protección de seguridad, etc.
El ojo humano es sensible a bandas de aproximadamente 0,4 a 0,7 μm y no puede ver la energía térmica en longitudes de onda más largas. Para registrar esta energía se necesitan detectores o sensores especiales y el sistema óptico de imágenes también debe transmitir estas longitudes de onda de luz de manera eficiente.
La mayoría del vidrio óptico tiene una longitud de onda de transmisión de no más de 2,5 μm. La longitud de onda de transmisión de algunos vidrios especiales es de hasta 4,5 μm y la longitud de onda de transmisión del cuarzo fundido es de hasta 4 μm. Por lo tanto, los materiales de transmisión de infrarrojos son fundamentales, pero su elección es muy limitada y existen otros problemas.
2. Las características del sistema óptico de imágenes infrarrojas térmicas.
(1) Conjunto de botella Dewar, diafragma de luz fría y escudo frío
Cuando los sistemas térmicos observan fuentes de calor, la mayoría de los sistemas térmicos utilizan detectores de refrigeración criogénicos para garantizar que los detectores funcionen a bajas temperaturas para lograr la máxima sensibilidad.
Si estos detectores pueden detectar energía térmica distinta de la escena observada, la sensibilidad se reducirá. Además, si la magnitud de la energía de la escena que no es escena varía con el campo de visión, normalmente verá la imagen de la escena deformada.
Para obtener la máxima sensibilidad y evitar la distorsión de la imagen, el PFA infrarrojo se enfría a bajas temperaturas y se instala en un conjunto de botella dewar aislante.
La botella Dewar es una botella con paredes de doble capa y vacío, la ventana entrante debe transmitir radiación infrarroja, el contacto frío de los dedos con el extremo del FPA para mantener el FPA a baja temperatura. Cold Finger es una barra mental hecha de hierro o acero con un alto calor específico, que está rodeada de tubos y de los cuales se bombea nitrógeno líquido. Este ciclo permite que se enfríe el final del FPA.
(2) Eficiencia del diafragma de luz fría
Si el detector sólo puede detectar o registrar energía de la escena, se dice que el sistema de infrarrojos tiene una eficiencia de diafragma de luz fría del 100%. Si la eficiencia del diafragma de luz fría es del 100 %, el detector registra tanto la energía del cono de luz procedente de la energía que representa la escena como la energía del deflector de refrigeración de baja temperatura. El deflector se llama diafragma de luz fría y no tiene radiación de energía propia. Para cada píxel del FPA, el sistema tiene una eficiencia del diafragma de luz fría del 100% si solo se detecta una fracción de la energía, incluido el ángulo estéreo de la luz de imagen y el deflector térmico del diafragma de luz fría.
Si el detector se instala en un conjunto de botella dewar que no tiene una eficiencia de diafragma de luz fría del 100%, el detector puede observar el ángulo estéreo que representa la escena, que no proviene de la escena, sino de una parte del sistema. Esta parte de la energía fuera de la escena es similar al ruido en el sistema óptico visible. Si esta parte de la energía fuera de la escena está "caliente", la sensibilidad del detector será menor que su valor nominal. Sin embargo, si esta parte de la energía fuera de la escena dentro del rango FPA o durante el proceso de escaneo hay un cambio de amplitud, la imagen se deformará, lo cual es similar a la imagen fantasma en el sistema de luz visible tradicional.