紅外鏡頭及其對測溫影響-Telops紅外專家教你如何選擇紅外熱像儀之五

紅外鏡頭是為紅外熱像儀提供成像類光學部件,紅外熱成像儀鏡頭的質(zhì)量直接影響成像質(zhì)量的優(yōu)劣,影響算法的實現(xiàn)和果。

紅外熱像儀的光學成像物鏡將工作波段內(nèi)的輻射收集起來,并聚焦到探測器上。在可見光波段,玻璃是很好的投射材料,但是在中波、長波紅外波段,這種材料是不透明的,因此常選用鍺、硅等晶體材料,而且為了提高透射率,還需要鍍上一層增透膜,這些材料和膜層如同濾光片一樣,將鏡頭透過的波長限制在一定的范圍內(nèi)。

紅外光學成像物鏡的作用:過濾、截至可見光同時,允許通過紅外線。通過它在可見光、紅外線并存的環(huán)境中把紅外線分離出來。加紅外透鏡過濾可見光從而得到純正的紅外效果。

 

紅外鏡頭

紅外鏡頭和普通鏡頭的區(qū)別

1.可見光和近紅外光的波長不一樣
可見光域:???   360nm – 700nm

紅外光域:??  700nm – 12000nm

2.由于波長不一樣所以聚焦面不在一起

分類

根據(jù)紅外熱像儀工作波段劃分可分為:長波紅外鏡頭、中波紅外鏡頭、短波紅外鏡頭。

長波紅外鏡頭:其工作波段為(8 – 12μm),主要檢測低溫物體。

中波,短波紅外鏡頭:其工作波段為(0.15 – 7μm),主要檢測超過500℃以上高溫物體,如火災(zāi)研究。

紅外線鏡頭的主要材料

藍寶石紅外玻璃

Al2O3的透射波段在0.14~6μm

?CVD硒化鋅

ZnSe折射率均勻和一致性很好,是一種化學惰性材料,具有純度高,環(huán)境適應(yīng)能力強等特點。它的光傳輸損耗小,具有很好的透光性能。該紅外材料的因此是紅外熱成像中保護窗口和紅外光學鏡頭的理想材料。

光學性質(zhì):
透過波長范圍 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??0.5μm—22μm
折射率不均勻性(Δn/n) ? ? ? ?<3×10-6@632.8nm
吸收系數(shù)(1/cm) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 5.0×10-3@1300nm

CVD硫化鋅

ZnS是一種折射率均勻性和一致性都很好好的材料,具有純度高,不溶于水,密度適中等特點,在8~13μm長波紅外波段具有很好的傳輸性能,在中紅外波段ZnS的透過率也不錯,但隨著波長向短波發(fā)展,吸收和散射增強,其短波截止限0.35μm,因而會影響紅外成像。與硒化鋅相比,硫化鋅的價格低,硬度高,斷裂強度是硒化鋅的兩倍,抗惡劣環(huán)境的能力強,是長波紅外鏡頭的理想材質(zhì)。

氧化鎂(MgO)

0.39-10μm

氟化鈣(CaF2)和氟化鎂(MgF2)

氟化鎂的投射波段在0.11~9μm,氟化鈣的透射波段在0.13~12μm。這兩種氟化物具有硬度高,抗機械沖擊和熱沖擊能力強,在紫外,可見和紅外波段均具有良好的透過率,廣泛用于紅外光學。氟化鎂(MgF2)是一種雙折射晶體,這點氟化鈣(CaF2)并不具備。

氟化鋇

BaF2在150—9500nm光譜范圍有接近90%的光學透過率。通常應(yīng)用于制冷型紅外熱像儀.氟化鋇可溶于水,因此只能在干燥環(huán)境下使用。

砷化鎵

GaAs的硬度高、化學穩(wěn)定性好、抗惡劣環(huán)境能力強,它紅外中長波(2μm—14μm)有很好的透過率,廣泛應(yīng)用于熱紅外成像儀.,砷化鎵抗擦痕能力強,對周圍環(huán)境要求不高,因此能夠完美的替代硒化鋅(ZnSe)作為紅外線相機鏡頭的材料.

Ge具有硬度高,機械性能和導熱性好,不溶于水等特點.它的光譜透射范圍為1.8–12μm,涵蓋了整個中波和長波紅外波段,是一種非常常用的紅外光學鏡頭材料.

Si的硬度高,不溶于水.它在1.1-9μm的短波和中波紅外波段具有很好的透光性能,是一種化學惰性材料.硅常用來制作3-5μm中波紅外線透視鏡頭.

石英

SiO2的紅外透射波段在0.14~4.5μm

k9(bk7)玻璃

成分:SiO2:69.13%、B2O3:10.75%、Na2O:10.40%、K2O:6.29%、As2O3:0.36%

透射波段在0.3-2.5μm

探測器鏡頭衰減

探測器鏡頭對于紅外或多或少的具有一定的吸收作用。Telops以高透光率的透明材料為鏡頭材料,盡量減少了被測物紅外輻射的損失

探測器鏡頭溫度

跟大氣溫度的影響類似,當被測物體的溫度很高的時候,鏡頭溫度可以忽略不計。

紅外鏡頭的選擇是對紅外熱像儀成像質(zhì)量和測溫精度有著重要的影響,如果您想要測溫準確,那您就必須選擇對紅外輻射吸收小的高透光率材料作為紅外熱成像儀鏡頭。

應(yīng)對方法

針對紅外鏡頭對紅外熱像儀測溫的的不利影響,Telops的策略是,在軟件中增加了紅外鏡頭衰減和紅外溫度的數(shù)據(jù)選項,通過對這兩個數(shù)據(jù)的設(shè)定,從而消除鏡頭對測溫準確性的干擾。

下一節(jié)為大家講解紅外熱像儀探測器

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