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红外行业报告:红外探测器、红外热成像仪、红外芯片行业研究(41页)

行业报告下载 2020-03-16 36 管理员

红外线的概念和特性:红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种,又称红外光、 红外热辐射,是波长介乎微波与可见光之间的电磁波,波长在 0.76 至 1,000 微米之间。 红外线是自然界中存在最为广泛的辐射,所有温度高于绝对零度(-273℃)的物质都不断 地辐射红外线,红外线能量的大小与物体表面的温度和材料特性直接相关,温度越高, 红外线能量就越大。红外线具有两个特点:1)与物体温度相关性:红外线辐射是基于物体分子的热运动, 所有温度高于绝对零度(-273.15℃)的物质,其内部的分子和原子都在不停的运动,温 度越高,热运动就越剧烈,辐射的能量就越大。红外线热辐射能量的大小,直接和物体 的温度相关。利用这一特点开发出的红外热像仪,可以将物体的温度差异通过图像清楚 地在视频中显示出来,从而可以对物体进行无接触式温度测量和热状态分析,为工业生 产、节约能源、环境保护等方面提供了一个重要的检测手段和诊断工具,可广泛应用于 民用领域。2)穿透性:红外辐射的能量在大气传输中会产生损失,尤其在一些恶劣的天 气条件下。但红外线中,存在两个穿透性强、透明度高的波段,即 3-5 微米和 8-14 微米 的红外线,被称之为“大气窗口”。

其中 3-5 微米波段红外线对雨天、雾天等湿度大的气 候条件穿透性尤其强,而 8-14 微米波段的红外线在沙尘条件下作用距离较其他波段更长。 利用这一特点开发出的红外热像仪,可广泛应用于军事领域以及消防等民用领域。  利用红外线特性制造红外热成像仪的原理:红外热成像仪也叫红外成像系统或红外探 测系统,是一种用来探测目标物体的红外辐射,并通过光电转换、电信号处理等手段, 将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的高科技产品。红外图像转换成可见图像分 三步进行,第一步是利用对红外辐射敏感的红外探测器把红外辐射转变为微弱电信号, 该信号的大小可以反映出红外辐射的强弱;第二步是利用后续电路将微弱的电信号进行 放大和处理,从而清晰地采集到目标物体温度分布情况;第三步是通过图像处理软件对 上述放大后的电信号进行处理,得到电子视频信号,电视显像系统将反映目标红外辐射 分布的电子视频信号在屏幕上显示出来,得到可见图像。

红外焦平面探测器是红外热像仪的核心部件:红外热像仪组成部件及技术包括红外光 学系统、红外焦平面探测器、后续电路、图像处理软件。其中,红外焦平面探测器是红 外热像仪的核心部件,探测器水平直接决定了最终形成的可见图像的清晰度和灵敏度。 它是利用红外辐射与物质相互作用所呈现出来的物理效应探测红外辐射的传感器,多数 情况下是利用这种相互作用所呈现出来的电学效应。它也是热像仪主要成本构成,在制 冷热像仪中,探测器成本高达 70%,在非制冷热像仪中,探测器成本占据了 1/3-1/2 左右。  红外探测器经历三代发展:红外探测器的设计、生产及研发涉及到材料、集成电路设 计、制冷和封装等多个学科,技术难度很大。自 20 世纪 40 年代德国研制出硫化铅探测 器以来,红外技术有了很大的发展。红外探测器发展至今可以被划分为三代,第一代以 分立型为主,元数在 103 元以下,有线列和小面阵结构;第二代为扫描型和凝视型焦平面 结构,在美国出现 LADAⅠ、LADAⅡ、LADAⅢ型阵列应用的基础上发展起来的焦平面 阵列,规模在 103~106 元;第三代以凝视型为主,规模在 106元以上,且强调双波长(双 色)或多波长(多色)响应和更强的智能化逻辑处理功能,以及价格较低的非制冷焦平 面阵列等。

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