Eine thermographic Kamera oder Infrarotkamera sind ein Gerät, das ein Image mit der Infrarotradiation bildet, die einer allgemeinen Kamera ähnlich ist, die ein Image mit dem sichtbaren Licht bildet. Statt der 450-750-Nanometer-Reihe der sichtbaren leichten Kamera bedienen Infrarotkameras in Wellenlängen nicht weniger als 14,000 nm (14 µm).

Geschichte

1929 hat ungarischer Physiker Kálmán Tihanyi das erste infrarotempfindliche (Nachtvision) elektronische Fernsehkamera für die Fliegerabwehrverteidigung in Großbritannien erfunden.

Die erste herkömmliche IR Kamera, der "Evaporograph", wurde 1956 freigegeben.

Theorie der Operation

Infrarotenergie ist gerade ein Teil des elektromagnetischen Spektrums, das Radiation von der Gammastrahlung, den Röntgenstrahlen, dem extremen Violett, einem dünnen Gebiet von sichtbaren leicht, infrarot, terahertz Wellen, Mikrowellen und Funkwellen umfasst. Diese werden alle verbunden und in der Länge ihrer Welle (Wellenlänge) unterschieden. Alle Gegenstände strahlen einen bestimmten Betrag der schwarzen Körperradiation als eine Funktion ihrer Temperaturen aus. Im Allgemeinen, je höher eine Temperatur eines Gegenstands ist, desto mehr infrarote Radiation als Radiation des schwarzen Körpers ausgestrahlt wird. Eine spezielle Kamera kann diese Radiation in einem einer gewöhnlichen Kamera ähnlichen Weg entdecken tut sichtbares Licht. Es arbeitet sogar in der Gesamtdunkelheit, weil umgebendes leichtes Niveau nicht von Bedeutung ist. Das macht es nützlich für Rettungsoperationen in Rauch-gefüllten Gebäuden und Untergrundbahn.

Images von Infrarotkameras neigen dazu, einen einzelnen Farbenkanal zu haben, weil die Kameras allgemein einen Sensor verwenden, der verschiedene Wellenlängen der Infrarotradiation nicht unterscheidet. Farbenkameras verlangen, dass ein komplizierterer Aufbau Wellenlänge unterscheidet, und Farbe hat weniger Bedeutung außerhalb des normalen sichtbaren Spektrums, weil die sich unterscheidenden Wellenlängen gleichförmig ins System der von Menschen verwendeten Farbenvision nicht kartografisch darstellen. Manchmal werden diese monochromatischen Images in der Pseudofarbe gezeigt, wo Änderungen in der Farbe aber nicht Änderungen in der Intensität verwendet werden, um Änderungen im Signal zu zeigen. Das ist nützlich, weil, obwohl Menschen viel größere dynamische Reihe in der Intensitätsentdeckung haben als Farbe insgesamt, die Fähigkeit, feine Intensitätsunterschiede in hellen Gebieten zu sehen, ziemlich beschränkt wird. Diese Technik wird das Dichte-Schneiden genannt.

Für den Gebrauch im Temperaturmaß werden die hellsten (wärmsten) Teile des Images gewöhnlich weiße Zwischentemperaturrots und Gelbs und die dunkelsten (kühlsten) blauen Teile gefärbt. Wie man zeigen sollte, verbindet eine Skala neben einem falschen Farbenimage Farben mit Temperaturen. Ihre Entschlossenheit ist beträchtlich niedriger als optischer Kameras, größtenteils nur 160x120 oder 320x240 Pixel. Kameras von Thermographic sind viel teurer als ihre Kollegen des sichtbaren Spektrums, und Modelle des höheren Endes werden häufig als Doppelgebrauch gehalten und exporteingeschränkt.

In unabgekühlten Entdeckern sind die Temperaturunterschiede an den Sensorpixeln Minute; ein 1 °C Unterschied an der Szene veranlasst gerade einen 0.03 °C Unterschied am Sensor. Die Pixel-Ansprechzeit ist auch an der Reihe von Zehnen von Millisekunden ziemlich langsam.

Thermalbildaufbereitungsfotografie findet vielen anderen Gebrauch. Zum Beispiel verwenden Feuerwehrmänner es, um durch Rauch zu sehen, Personen zu finden, und Krisenherde von Feuern zu lokalisieren. Mit der Thermalbildaufbereitung machen Starkstromleitungswartungstechniker heißlaufende Gelenke und Teile, ein Warnungszeichen ihres Misserfolgs ausfindig, um potenzielle Gefahren zu beseitigen. Wo Thermalisolierung fehlerhaft wird, kann das Bauen von Bautechnikern sehen, dass Hitze leckt, um die Wirksamkeit des Abkühlens oder der Heizung der Klimaanlage zu verbessern. Thermalbildaufbereitungskameras werden auch in einigen Luxusautos installiert, um dem Fahrer, das erste zu helfen, das 2000-Cadillac DeVille ist. Einige physiologische Tätigkeiten, besonders Antworten, in Menschen und anderen warmblütigen Tieren können auch mit der Thermographic-Bildaufbereitung kontrolliert werden. Abgekühlte Infrarotkameras können auch an den meisten Hauptastronomie-Forschungsfernrohren gefunden werden.

Typen

Kameras von Thermographic können in zwei Typen weit gehend geteilt werden: diejenigen mit abgekühlten Infrarotbildentdeckern und diejenigen mit unabgekühlten Entdeckern.

Abgekühlte Infrarotentdecker

Abgekühlte Entdecker werden normalerweise in einem vakuumgesiegelten Fall oder Dewar enthalten und kälteerzeugend abgekühlt. Das Abkühlen ist für die Operation der verwendeten Halbleiter-Materialien notwendig. Typische Betriebstemperaturen erstrecken sich von 4 K bis gerade unter der Raumtemperatur abhängig von der Entdecker-Technologie. Die meisten modernen abgekühlten Entdecker funktionieren in den 60 K zu 100 K-Reihe, abhängig vom Typ und Leistungsniveau. Ohne das Abkühlen würden diese Sensoren (die entdecken und Licht auf die ziemlich gleiche Weise als allgemeine Digitalkameras umwandeln, aber werden aus verschiedenen Materialien gemacht), 'geblendet' oder durch ihre eigene Radiation überschwemmt. Die Nachteile von abgekühlten Infrarotkameras bestehen darin, dass sie teuer sind, sowohl um zu erzeugen als auch zu laufen. Das Abkühlen ist mit der Macht hungrig und zeitraubend. Die Kamera kann mehrere Minuten brauchen, um sich zu beruhigen, bevor sie beginnen kann zu arbeiten. Die meistens verwendeten Kühlsysteme sind Drehmotor von Stirling cryocoolers. Obwohl der kühl werdende Apparat verhältnismäßig umfangreich und teuer ist, ist kühl geworden Infrarotkameras stellen höhere Bildqualität im Vergleich zu unabgekühlten zur Verfügung. Zusätzlich, die größere Empfindlichkeit von abgekühlten Kameras erlauben auch den Gebrauch von höheren F-Zahl-Linsen, hohe Leistung lange im Brennpunkt stehende Länge-Linsen sowohl kleiner als auch preiswerter für abgekühlte Entdecker machend. Eine Alternative zu Motorkühlern von Stirling soll Benzin verwenden, das am Hochdruck, Stickstoff in Flaschen abgefüllt ist, der eine allgemeine Wahl ist. Das unter Druck gesetzte Benzin wird über eine mikrogroße Öffnung ausgebreitet und ein Miniaturhitzeex-Wechsler übertragen, der auf das verbessernde Abkühlen über die Wirkung des Joules-Thomson hinausläuft. Für solche Systeme ist die Versorgung von unter Druck gesetztem Benzin eine logistische Sorge für den Feldgebrauch.

Für die abgekühlte Infrarotentdeckung verwendete Materialien schließen Photoentdecker ein, die auf einer breiten Reihe von schmalen Lücke-Halbleitern gestützt sind einschließlich:

• Indium antimonide (3-5 μm)
• Indium arsenide
• Quecksilberkadmium telluride (MCT) (1-2 μm, 3-5 μm, 8-12 μm)
• Leitungssulfid
• führen Sie selenide

Infrarotphotoentdecker können mit Strukturen von hohen Band-Lücke-Halbleitern solcher als im Quant gut infrarote Photoentdecker geschaffen werden.

Mehrere sind das Superleiten und Nichtsuperleiten kühl geworden bolometer Technologien bestehen.

Im Prinzip konnte das Superleiten tunneling Verbindungspunkt-Geräte als Infrarotsensoren wegen ihrer sehr schmalen Lücke verwendet werden. Kleine Reihe ist demonstriert worden. Ihr breiter Reihe-Gebrauch ist schwierig, weil ihre hohe Empfindlichkeit sorgfältige Abschirmung vor der Hintergrundradiation verlangt.

Das Superleiten von Entdeckern bietet äußerste Empfindlichkeit, mit einigen fähig an, individuelle Fotonen einzuschreiben. Zum Beispiel das Superleiten von ESA der Kamera (MASCHE). Jedoch sind sie nicht im regelmäßigen Gebrauch außerhalb der wissenschaftlichen Forschung.

Unabgekühlte Infrarotentdecker

Unabgekühlte Thermalkameras verwenden einen Sensor, der an der Umgebungstemperatur oder einem Sensor funktioniert, der bei einer Temperatur in der Nähe von umgebenden verwendenden kleinen Temperaturkontrollelementen stabilisiert ist. Moderne unabgekühlte Entdecker alle Gebrauch-Sensoren, die durch die Änderung des Widerstands, der Stromspannung oder des Stroms, wenn geheizt, durch die Infrarotradiation arbeiten. Diese Änderungen werden dann gemessen und im Vergleich zu den Werten bei der Betriebstemperatur des Sensors. Unabgekühlte Infrarotsensoren können zu einer Betriebstemperatur stabilisiert werden, um Bildgeräusch zu reduzieren, aber sie werden zu niedrigen Temperaturen nicht abgekühlt und verlangen umfangreiche, teure kälteerzeugende Kühler nicht. Das macht Infrarotkameras kleiner und weniger kostspielig. Jedoch neigen ihre Entschlossenheit und Bildqualität dazu, niedriger zu sein, als abgekühlte Entdecker. Das ist wegen des Unterschieds in ihren Herstellungsprozessen, die durch die zurzeit verfügbare Technologie beschränkt sind.

Unabgekühlte Entdecker basieren größtenteils auf pyroelectric und eisenelektrischen Materialien http://spie.org/x27002.xml?highlight=x2412&ArticleID=x27002 oder microbolometer Technologie. Das Material wird verwendet, um Pixel mit hoch temperaturabhängigen Eigenschaften zu bilden, die von der Umgebung thermisch isoliert und elektronisch gelesen werden.

Eisenelektrische Entdecker funktionieren in der Nähe von der Phase-Übergangstemperatur des Sensormaterials; die Pixel-Temperatur wird als die hoch temperaturabhängige Polarisationsanklage gelesen. Der erreichte NETD von eisenelektrischen Entdeckern mit der f/1 Optik und 320x240 Sensoren ist 70-80 mK. Ein möglicher Sensorzusammenbau besteht aus Barium-Strontium titanate Beule-verpfändet durch polyimide thermisch hat Verbindung isoliert.

Silikon microbolometers kann NETD unten zu 20 mK erreichen. Sie bestehen aus einem dünnen Filmvanadium (V) Oxydabfragungselement, das auf der Silikonnitrid-Brücke über der silikonbasierten Abtastungselektronik aufgehoben ist. Der elektrische Widerstand des Abfragungselements wird einmal pro Rahmen gemessen.

Aktuelle Verbesserungen der unabgekühlten im Brennpunkt stehenden Flugzeug-Reihe (UFPA) werden in erster Linie auf der höheren Empfindlichkeit und Pixel-Dichte eingestellt.

Einige der für die Sensorreihe verwendeten Materialien sind z.B:

• Vanadium (V) Oxyd (Metallisolator-Phase-Änderungsmaterial, für die Microbolometer-Reihe)
• Lanthan-Barium manganite (LBMO, Metallisolator-Phase-Änderungsmaterial)
• amorphes Silikon
• führen Sie zirconate titanate (PZT)
• Lanthan hat Leitung zirconate titanate (PLZT) lackiert
• Leitungsscandium tantalate (PST)
• Leitungslanthan titanate (PLT)
• führen Sie titanate (PT)
• Leitungszink niobate (PZN)
• Leitungsstrontium titanate (PSrT)
• Barium-Strontium titanate (BST)
• Barium titanate (BT)
• Antimon sulfoiodide (SbSI)
• polyvinylidene difluoride (PVDF)

Anwendungen

Ursprünglich entwickelt für den militärischen Gebrauch während des koreanischen Krieges, thermographic Kameras sind in andere Felder so verschieden langsam abgewandert wie Medizin und Archäologie. Mehr kürzlich, das Senken von Preisen haben geholfen, der Adoption der Infrarotbetrachtungstechnologie Brennstoff zu liefern. Fortgeschrittene Optik und hoch entwickelte Softwareschnittstellen setzen fort, die Vielseitigkeit von IR Kameras zu erhöhen.

• Astronomie, in Geräten wie das Raumfernrohr von Spitzer
• Nachtvision
• Löschoperationen
• Militär und Polizei nehmen Entdeckung & Erwerb ins Visier
• Strafverfolgung und Antiterrorismus
• Prophetische Wartung (frühzeitiger Betriebsausfall, der warnt) auf der mechanischen & elektrischen Ausrüstung
• Anlageüberwachung
• Bedingungsüberwachung & Kontrolle
• Automobilanwendungen
• Energierechnungsprüfung, Isolierung und Entdeckung von Kühlleckstellen zu bauen
• Dach-Inspektion
• Rechnungsprüfung der akustischen Isolierung für die gesunde Verminderung
• Freimaurerei-Wand Strukturanalyse
• Tierthermalbildaufbereitung
• Feuchtigkeitsentdeckung in Wänden & Dächern (und so der Reihe nach häufig ein Teil der Form-Wiedervermittlung)
• Chemische Bildaufbereitung
• Medizinische Prüfung für die Diagnose
• Nichtzerstörende Prüfung
• Qualitätskontrolle in Produktionsumgebungen
• Forschung & Entwicklung von neuen Produkten
• Verschmutzungsausfluss-Entdeckung
• Das Auffinden nicht markierter Gräber
• Luftarchäologie
• Paranormale Untersuchung
• Suchen Sie und retten Sie Operationen
• Technische Kontrolle-Gegenmaßnahmen
• Quarantäneüberwachung von Besuchern eines Landes
• Flamme-Entdecker

Geist Hunting

Infrarotkameras sind eine Heftklammer des Geistes geworden, der Untersuchungen jagt. Einige Episoden von Geisterjägern und anderen paranormalen Programmen zeigen sich den Gruppenmitgliedern, die die Kamera verwenden, um falsche positive Lesungen zu schaffen, die Amateurgeisterjäger mit der geisterhaften Tätigkeit verwechseln. Autor und Ermittlungsbeamter Benjamin Radford besprechen, wie leicht durch einen Körper verlassene Hitze durch eine Infrarotkamera wenige Minuten aufgenommen werden kann, nachdem sich die Person vom Punkt bewegt hat, Geisterjäger ins Denken zum Narren haltend, dass sie gerade Beweise eines Geistes gefunden haben.

Spezifizierungen

Einige Spezifizierungsrahmen eines Infrarotkamerasystems sind:

• Zahl von Pixeln
• Noise Equivalent Temperature Difference (NETD)
• Geisterhaftes Band
• Sensorlebenszeit
• Minimaler auflösbarer Temperaturunterschied (MRTD)
• Feld der Ansicht
• Dynamische Reihe
• Eingangsmacht
• Masse und Volumen

Siehe auch

• Digitalinfrarotthermalbildaufbereitung in der Gesundheitsfürsorge
• Thermographie
• Infrarotfotografie
• Thermalbildaufbereitungskamera
• Hypergeisterhafte Bildaufbereitung
• Energierechnungskontrolle
• Hausleistung
• Ora 2011 hat 3D-Film in der HD Thermographie geschossen