我们在拍照时,如果曝光时间过长,拍摄运动物体会产生拖尾,导致图像模糊。热像仪在拍摄高速运动物体时,图像拖尾会导致数据失真,无法准确测温。
高速运动物体产生图像拖尾
高铁、燃爆、自动化产线等许多应用场景都有高速无拖尾的热像仪需求。本文介绍两种不同的热成像机制,即光电型和光热型两种感光方式,以及产生图像拖尾的不同原因和解决方法。
光电型
常见相机多采用光电型图像传感器,或称探测器。探测器接收到入射光后,通过光电转换产生信号,形成图像。光电转换的时间极短,为皮秒(10-12s)级,可以认为是瞬时的。运动拖尾主要受曝光时间影响,如在曝光过程中物体发生明显运动,就会导致图像模糊。
光电型探测器可以通过提高帧率、缩短曝光时间的方式来实现高速无拖尾的成像。在光强足够的场景下,光电型传感器的曝光时间可以控制到微秒甚至纳秒级,可用于测量非常高速的运动目标。巨哥科技的制冷型热像仪系列均为光电型探测,实现全画面每秒数百帧的成像速度,开窗可达数千帧,满足绝大多数高速测温场景的严苛要求。
制冷型热像仪
巨哥科技最新推出的一款高速热像仪全画面帧率高达3000Hz,开窗可达10000Hz,曝光时间仅0.1ms,拍摄超音速燃爆过程清晰可见,准确记录全过程的温度数据。
高速燃爆全过程测温(3000Hz拍摄)
光热型
和制冷型热像仪采用光电型探测器不同,非制冷热像仪采用了光热型探测器:探测器单元接收到物体发出的红外辐射后被加热,引起电阻值变化,从而产生信号。常见的非制冷探测器像素单元被加热的时间在12毫秒左右。该热响应时间是一个常数,决定了拍摄运动物体时的拖尾程度。提高成像帧率只能在相同时间内拍到更多幅图像,但无法改善拖尾效应。
巨哥科技HF系列非制冷热像仪采用专有技术降低探测器的热响应时间,仅2.5ms,是传统非制冷热像仪的近五分之一,大幅减小拖尾效应。在相同安装条件下观测动车轮对,如传统热像仪在时速30公里时图像开始产生拖尾,巨哥科技的HF系列可以观测到时速150公里并准确测温。相比制冷型热像仪显著的性能优势,非制冷HF热像仪具有更高的性价比,最高帧率150Hz,可以满足大部分工业应用需求,自产品问世以来已有数百台在客户现场稳定运行。
传统非制冷热像仪和HF系列拖尾效应比较
巨哥科技始终专注技术创新,不断推出新的光电检测手段,无论是对精度要求极高的科研领域,还是追求高效、经济的工业生产场景,巨哥科技都能提供适配的解决方案。欢迎合作伙伴提出各行业的迫切需求,共同探索新的光电检测技术。