高速無拖尾熱像儀 - 如何對高速運動物體準確測溫?
我們在拍照時,如果曝光時間過長,拍攝運動物體會產生拖尾,導致圖像模糊。熱像儀在拍攝高速運動物體時,圖像拖尾會導致數據失真,無法準確測溫。

高速運動物體產生圖像拖尾
高鐵、燃爆、自動化產線等許多應用場景都有高速無拖尾的熱像儀需求。本文介紹兩種不同的熱成像機制,即光電型和光熱型兩種感光方式,以及產生圖像拖尾的不同原因和解決方法。
光電型
常見相機多采用光電型圖像傳感器,或稱探測器。探測器接收到入射光后,通過光電轉換產生信號,形成圖像。光電轉換的時間極短,為皮秒(10-12s)級,可以認為是瞬時的。運動拖尾主要受曝光時間影響,如在曝光過程中物體發生明顯運動,就會導致圖像模糊。
光電型探測器可以通過提高幀率、縮短曝光時間的方式來實現高速無拖尾的成像。在光強足夠的場景下,光電型傳感器的曝光時間可以控制到微秒甚至納秒級,可用于測量非常高速的運動目標。巨哥科技的制冷型熱像儀系列均為光電型探測,實現全畫面每秒數百幀的成像速度,開窗可達數千幀,滿足絕大多數高速測溫場景的嚴苛要求。

制冷型熱像儀
巨哥科技最新推出的一款高速熱像儀全畫面幀率高達3000Hz,開窗可達10000Hz,曝光時間僅0.1ms,拍攝超音速燃爆過程清晰可見,準確記錄全過程的溫度數據。

高速燃爆全過程測溫(3000Hz拍攝)
光熱型
和制冷型熱像儀采用光電型探測器不同,非制冷熱像儀采用了光熱型探測器:探測器單元接收到物體發出的紅外輻射后被加熱,引起電阻值變化,從而產生信號。常見的非制冷探測器像素單元被加熱的時間在12毫秒左右。該熱響應時間是一個常數,決定了拍攝運動物體時的拖尾程度。提高成像幀率只能在相同時間內拍到更多幅圖像,但無法改善拖尾效應。
巨哥科技HF系列非制冷熱像儀采用專有技術降低探測器的熱響應時間,僅2.5ms,是傳統非制冷熱像儀的近五分之一,大幅減小拖尾效應。在相同安裝條件下觀測動車輪對,如傳統熱像儀在時速30公里時圖像開始產生拖尾,巨哥科技的HF系列可以觀測到時速150公里并準確測溫。相比制冷型熱像儀顯著的性能優勢,非制冷HF熱像儀具有更高的性價比,可以滿足大部分工業應用需求,最高幀率150Hz,自產品問世以來已有數百臺在客戶現場穩定運行。

傳統非制冷熱像儀和HF系列拖尾效應比較
巨哥科技始終專注技術創新,不斷推出新的光電檢測手段,無論是對精度要求高的科研領域,還是追求高效、經濟的工業生產場景,巨哥科技都能提供適配的解決方案。歡迎合作伙伴提出各行業的迫切需求,共同探索新的光電檢測技術。
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