第7章_致冷型红外成像器件

制冷型红外热像仪的相关结构介绍概述红外热像仪是一种能够通过检测物体的红外辐射来实现热成像的设备。

制冷型红外热像仪是在普通红外热像仪的基础上加入了制冷装置，能够在低温环境下工作，从而提高了灵敏度和分辨率。

本文将介绍制冷型红外热像仪的结构。

主要结构制冷型红外热像仪主要由以下四部分组成：1.光学系统2.探测器3.制冷装置4.信号处理与控制系统光学系统光学系统是制冷型红外热像仪的核心部分。

它的主要作用是将被检测物体的红外辐射聚焦到探测器上，形成图像。

光学系统由凸透镜、反射镜和滤光片等组成。

其中，凸透镜和反射镜一般采用硒化锌(SiZn)或氟化镉(InZnCd)等单晶体材料，具有良好的光学性能和机械强度。

滤光片则可以根据需要选择不同的波段，例如3-5μm和8-12μm。

探测器探测器也是制冷型红外热像仪的重要组成部分。

探测器可以将物体发射的红外辐射转换为电信号，并将其传送到信号处理与控制系统进行处理。

常见的探测器有铟锗(InGaAs)探测器和汞锗(HgCdTe)探测器。

铟锗探测器可以工作在3-5μm的波段，汞锗探测器则可以工作在8-12μm的波段。

制冷装置制冷装置是制冷型红外热像仪的关键部件。

由于探测器的工作需要在低温条件下进行，制冷装置的主要作用就是降低探测器的温度。

常见的制冷装置有制冷电路和制冷机。

其中，制冷电路采用热电偶作为制冷源，可以将探测器的温度降低至-50℃左右。

而制冷机则可以将温度降低至-100℃以上，但是由于体积和功耗等因素的限制，目前大多数制冷型红外热像仪采用的是制冷电路。

信号处理与控制系统信号处理与控制系统是制冷型红外热像仪的数据处理和控制核心。

主要负责将探测器采集的信号进行放大、滤波等处理，并将处理后的数据传输到显示器或电脑上进行显示或记录。

同时，控制系统还可以控制制冷装置的开关和温度等参数，确保制冷型红外热像仪的正常工作。

总结制冷型红外热像仪是一种高灵敏度、高分辨率的热成像设备。

它主要由光学系统、探测器、制冷装置和信号处理与控制系统四部分组成。

专利名称：一种制冷型红外热像仪
专利类型：实用新型专利
发明人：徐玉惠,朱文萱,刘子毓,沈岩,李振东申请号：CN201721904714.0
申请日：20171229
公开号：CN207636188U
公开日：
20180720
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型提供了一种制冷型红外热像仪，包括固定机构、外壳、控制器、电机、俯仰机构、制冷型红外探测器和制冷型红外镜头；外壳包括顶板和下壳，固定机构固定在顶板的上端面的中心，下壳扣合在顶板上，该下壳的下半部分为透光层；控制器分别与电机、俯仰机构、制冷型红外探测器和制冷型红外镜头信号连接；电机的转动轴竖直向下，该电机的上端壳体固定在顶板上，其转动轴与俯仰机构固定连接；制冷型红外探测器和制冷型红外镜头固定在俯仰机构上，并由该俯仰机构带动在竖直面内进行俯仰运动。

本实用新型通过对制冷型红外探测器和制冷型红外镜头的倾斜角度的自由调整以及在水平面内的360度自由转动，实现了红外探测器下方的无死角探测。

申请人：国麒光电科技(天津)有限公司
地址：300308 天津市滨海新区自贸试验区(空港经济区)中心大道与东七道交口远航商务中心17号楼01
国籍：CN
代理机构：天津滨海科纬知识产权代理有限公司
代理人：杨慧玲
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制冷型红外热像仪原理红外热像仪是一种能够感知并显示物体表面红外辐射能量分布的设备。

制冷型红外热像仪是其中一种常见的热像仪，其原理是利用红外辐射与物体热量的关系进行测量和成像。

制冷型红外热像仪的核心部件是红外探测器。

红外探测器是一种能够感受红外辐射并将其转化为电信号的器件。

制冷型红外热像仪使用的红外探测器通常是基于半导体材料的探测器，如铟锑(SbIn)、铟镓锑(InGaAs)等化合物半导体材料。

这些材料具有良好的红外辐射响应特性，能够在较高温度范围内工作。

在制冷型红外热像仪中，红外探测器的工作温度通常需要维持在较低的温度，以提高探测器的灵敏度和分辨率。

为了实现这一点，制冷型红外热像仪使用了制冷系统来冷却红外探测器。

制冷系统通常采用热电冷却(TEC)或者制冷机制冷的方式。

这些制冷系统能够将红外探测器的温度降低到几十摄氏度以下，以保证其正常工作。

当红外探测器接收到物体表面的红外辐射时，辐射能量会引起探测器内部的电荷变化。

红外探测器将这些电荷变化转化为电信号，并经过放大、滤波等处理后传递给成像系统。

成像系统将接收到的电信号转换为图像，并在显示屏上显示出来。

制冷型红外热像仪的工作原理可以简单概括为：红外辐射能量进入红外探测器，探测器将其转化为电信号，经过处理后由成像系统显示为热像。

热像图能够直观显示物体表面的温度分布情况，不同温度的物体在热像图上呈现不同的颜色。

制冷型红外热像仪在许多领域有着广泛的应用。

例如，制冷型红外热像仪可以用于夜视、安防监控、火灾检测、电力设备检测等领域。

在夜视领域，人们可以利用制冷型红外热像仪观察夜晚的景象，发现隐藏在黑暗中的目标。

在安防监控领域，制冷型红外热像仪可以监测人体的红外辐射，实现对安全隐患的及时发现和预警。

在火灾检测领域，制冷型红外热像仪可以通过监测火源的热辐射，快速准确地发现火灾，并进行报警。

在电力设备检测领域，制冷型红外热像仪可以用于检测电力设备的运行状态，发现异常热点，避免设备故障和事故的发生。

µCore-275ZMini-Core MCT 3000制冷型中波红外热像仪机芯产品主要特性：• 制冷式碲镉汞(MCT)探测器• 内嵌于硬件和软件的先进图像处理• 易于集成到吊舱和安防产品中高分辨率设计中波热成像系统3款带有制冷机芯组件的热像仪原始设备制造商(OEM)之所以选择µCore-275Z、Mini-Core或MCT模块的原因在于其能够提供无与伦比的远距离目标可见度。

工作在中波红外波段(3-5µm)的这些红外热成像机芯堪称吊舱和安防监控产品的理想之选。

如果您的产品采用640 x 512分辨率成像仪，选择中波热像仪最为经济实惠。

FLIR中波热像仪机芯以低f/#运转，使用更紧凑、更经济的镜头。

此外，中波探测器具有出众的大气透过率性能，在高温和潮湿条件下应用更显高效。

关于热像仪机芯和所有FLIR的原始设备制造商解决方案的更多信息，敬请访问/OEM。

关于FLIR原始设备制造商FLIR Systems为众多先进的热成像平台提供机芯和部件。

热像仪机芯是设计用于集成到其他系统的子系统，可以以整体系统或子系统形式用于原始设备制造商的多种应用领域中。

其他FLIR原始设备制造商部件包括长波、短波和近红外探测器机芯、激光指示器和测距仪、用于红外和X射线的读出电路(ROIC)以及高性能方位/俯仰云台。

| 2 |FLIR中波热像仪机芯的功能特性连续光学变焦µCore-275Z和Mini-Core均可实现连续变焦，便于操作人员在窄视场和广视场之间进行来回调节，且绝不会错失目标。

制冷型MCT探测器碲镉汞(MCT)探测器具有卓越的距离性能，能够生成清晰的640x512像素热图像（可提供几种探测器面阵规格）。

多视场角光学特性MCT 3000和Mini-Core均具有多视场角光学特性，比连续变焦镜头具有更加出众的距离性能。

广角镜头具有实况感知能力，而窄角镜头提供所需的细节，为在宽角度或中等角度图像中吸引你关注的目标提供更多实质证据。

制冷型红外焦平面探测器原理制冷型红外焦平面探测器是一种用于红外光谱测量和红外成像的关键元件。

它可以将红外辐射转化为电信号，通过信号处理和放大，最终得到红外图像或光谱信息。

本文将从原理角度来介绍制冷型红外焦平面探测器的工作原理。

制冷型红外焦平面探测器的工作原理基于光电效应和热电效应。

当红外辐射照射到焦平面探测器上时，光电效应使得光子被吸收，激发探测器中的载流子。

然后，载流子在电场的作用下被分离，形成电荷。

这些电荷将被电极收集，产生一个电信号。

然而，由于热噪声的存在，红外探测器本身会产生一定的噪声信号，从而降低探测器的灵敏度。

为了提高探测器的性能，制冷型红外焦平面探测器采用了制冷技术，通常是通过热电制冷或制冷机制冷来降低探测器的工作温度。

降低温度可以减少热噪声，提高探测器的信号噪声比和灵敏度。

制冷型红外焦平面探测器通常由多个像素组成，每个像素都是一个微小的探测单元。

每个像素都包含一个红外探测器和相关的电子学元件。

当红外辐射通过透镜聚焦到焦平面探测器上时，每个像素都会产生一个电信号，这些电信号可以表示红外辐射的强度和分布情况。

为了进一步提高探测器的性能，制冷型红外焦平面探测器通常还包括一些辅助功能。

例如，探测器通常配备有滤波器，用于选择特定波长范围内的红外辐射。

滤波器可以通过光学设计来选择所需的波长范围，并将其他波长的辐射阻挡掉，从而提高探测器的选择性能。

探测器还包括信号处理电路和放大电路。

这些电路可以对探测器产生的微弱电信号进行放大和处理，以提高信号质量和稳定性。

信号处理电路可以对信号进行滤波、放大、调制等操作，以适应不同的应用需求。

制冷型红外焦平面探测器在很多领域都有广泛的应用。

例如，在军事领域，它可以用于夜视仪、导弹导航系统、无人机等设备中，提供夜间或低能见度环境下的图像信息。

在工业领域，它可以用于红外热成像仪，用于检测设备的故障和异常情况。

在医疗领域，它可以用于红外体温计、红外医学成像等应用，用于监测人体温度和诊断疾病。

制冷型和非制冷型的红外成像仪原理Infrared imaging cameras, also known as thermal imaging cameras, are an important tool in various industries. They are used to detect and visualize the temperature of objects and materials by capturing the infrared radiation emitted by them. The two main types of infrared imaging cameras are refrigerated (cryogenic) and uncooled.红外成像仪，也称为热成像仪，在各行各业中都是重要的工具。

它们通过捕获物体和材料发射的红外辐射来检测和可视化它们的温度。

红外成像仪主要有两种类型，即制冷型（冷却型）和非制冷型。

Refrigerated infrared cameras, also known as cryogenic cameras, use a cooling system to maintain the detector at a very low temperature, typically around -320°F (-196°C). This cooling process allows the detector to be more sensitive to the infrared radiation and produce higher resolution images. The cryogenic cooling system usually involves using a mechanical refrigeration system or a Stirling cooler to achieve the low temperatures required for optimal performance.制冷型红外相机，也称为冷却型相机，采用冷却系统将探测器保持在非常低的温度，通常约为-320°F（-196°C）。

制冷型红外热成像仪原理
制冷型红外热成像仪利用红外辐射的原理进行工作。

其工作原理主要可以分为以下几个步骤：
1. 接收红外辐射：红外热成像仪通过一系列的透镜和滤光片，将红外辐射从目标物体上收集起来。

这些透镜和滤光片可以选择性地对特定波长的红外辐射进行捕捉和处理。

2. 辐射能量转换：红外辐射在探测器中转化为电信号。

制冷型红外热成像仪通常采用霍尔格林或化感探测器来转换红外辐射能量为电信号。

这些探测器需要在低温环境下工作，因此红外热成像仪中通常使用制冷系统来保持探测器的温度。

3. 信号处理和图像重构：接收到的电信号被放大和处理，然后传输到信号处理单元进行处理。

信号处理单元根据接收到的电信号，计算出不同温度点的亮度值，并将其转化为图像。

图像重构是通过根据红外辐射的能量分布和温度分布来建立图像。

4. 显示和解析：最后，图像被显示在红外热成像仪的显示屏上。

用户可以观察到目标物体的红外辐射图像，并根据图像来分析目标物体的温度分布和热特性。

制冷型红外热成像仪利用红外辐射的不同能量分布和温度分布来生成图像，可以在暗无明亮的环境中检测到目标物体的热量分布，为很多应用领域提供了方便和有效的工具。

VOCs 气体检漏红外成像仪本标准规定 VOCs 气体检漏红外成像仪(以下简称成像仪) 的产品分类、技术要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输和贮存。

本标准适用于 VOCs 气体检漏红外成像仪。

该产品用于非接触测温，检测气体泄漏和热成像。

该产品可用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的场景。

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

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凡是不注日期的引用文件，其最新版本 (包括所有的修改单) 适用于本文件。

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专利名称：一种大相对孔径制冷型红外光学镜头
专利类型：发明专利
发明人：王跃明,王建宇,舒嵘,袁立银,王晟玮,何道刚,郁亚男申请号：CN201610406766.9
申请日：20160612
公开号：CN105911676A
公开日：
20160831
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种大相对孔径制冷型红外光学镜头，该发明采用三片红外透镜，其中第一片红外透镜和第二片红外透镜工作于常温，第三片红外透镜置于系统光阑之后，集成于低温杜瓦内，工作于低温。

本发明提供的红外光学镜头在实现大相对孔径(F数不大于1.0)成像的同时，可实现光阑与制冷型探测器冷屏的良好匹配。

本发明可用于对温度灵敏度和响应速度都有很高要求的应用场合。

申请人：中国科学院上海技术物理研究所
地址：200083 上海市虹口区玉田路500号
国籍：CN
代理机构：上海新天专利代理有限公司
代理人：郭英
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