Nueve factores a considerar al elegir una lente de imagen térmica infrarroja
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- 2021/7/22
Resumen
Debido a sus ventajas únicas, las lentes termográficas infrarrojas se han utilizado ampliamente en muchos campos. Este artículo presentará específicamente nueve factores a considerar al elegir una lente termográfica infrarroja.
La lente termográfica infrarroja es una parte indispensable de la cámara termográfica infrarroja. Su función es hacer converger la radiación infrarroja del objetivo en el detector de infrarrojos, mediante conversión fotoeléctrica y procesamiento de imágenes, y finalmente formar una imagen con buen contraste. Los pros y los contras de una lente termográfica infrarroja determinan en gran medida el rendimiento de una cámara termográfica infrarroja. Los siguientes son nueve factores que deben considerarse al elegir una lente termográfica infrarroja.
Banda de ondas
Las cámaras termográficas infrarrojas generalmente funcionan en tres bandas de ondas: onda corta, onda media y onda larga. Algunas cámaras termográficas utilizadas en ocasiones especiales también necesitan funcionar en múltiples bandas. La lente infrarroja debe diseñarse especialmente según su banda de trabajo para optimizar el rendimiento. Los materiales infrarrojos utilizados en las lentes infrarrojas de diferentes bandas de ondas también son diferentes.
viñeteado
En general, el plano focal del detector de infrarrojos es rectangular o cuadrado, y la imagen formada por la lente de infrarrojos es un área circular con simetría rotacional. La lente de imagen térmica infrarroja debe crear una línea diagonal con un diámetro igual o mayor que la matriz del plano focal en el plano focal del detector. Si la imagen no puede llenar completamente el área del detector, el efecto resultante se llama viñeteado, lo que resultará en una reducción en la energía del campo de visión en el borde de la imagen.
En general, las lentes infrarrojas no permiten el viñeteado. Para la lente utilizada en el detector de enfriamiento por infrarrojos, si la lente tiene que viñetear, entonces no se puede cumplir el principio de diseño de eficiencia del diafragma frío del 100%, porque la radiación parásita afectará el rendimiento de la cámara termográfica infrarroja.
Distancia focal y campo de visión.
Las lentes infrarrojas suelen identificarse por su distancia focal. A medida que aumenta la distancia focal, el campo de visión de la lente se estrecha. Por el contrario, a medida que disminuye la distancia focal, el campo de visión se vuelve más amplio.
Las lentes infrarrojas generalmente se pueden dividir en lentes de campo único, lentes de campo múltiple y lentes de zoom continuo. Dado que la lente de zoom continuo infrarrojo puede realizar la búsqueda de objetivos y el seguimiento continuo de objetivos a diferentes distancias, se ha utilizado ampliamente en muchos campos.
número F
El número F de la lente infrarroja determina cuánta energía radiante objetivo ingresa a la cámara termográfica infrarroja. Cuanto menor sea el número F, mayor será el tamaño de la lente infrarroja bajo la misma distancia focal. Cuando se combina con el detector correspondiente, se puede obtener más radiación infrarroja y mayor será la sensibilidad de la cámara termográfica infrarroja.
Sin embargo, en algunas ocasiones con requisitos estrictos de peso y volumen (como la cápsula fotoeléctrica UAV), bajo la premisa de cumplir con los indicadores del sistema, algunas cámaras termográficas infrarrojas de gran número F se utilizan cada vez más y las de onda media F5.5. es adoptado. El número de dispositivos y pequeños sistemas de cápsulas optoelectrónicas para lentes aumenta día a día.
En el caso de los detectores de infrarrojos no refrigerados, no existe una pantalla fría como en el Dewar de los detectores refrigerados. Para las lentes infrarrojas de los detectores de infrarrojos no refrigerados, el número F es relativamente flexible, pero la sensibilidad de los detectores no refrigerados es baja. Generalmente seleccione lentes infrarrojas con un número F pequeño.
Profundidad de campo
La profundidad de campo es el rango de la distancia más lejana y la distancia más corta que la lente puede ver claramente sin enfocar. La profundidad de campo no solo está relacionada con la distancia focal de la lente, el número F, la calidad de la imagen y la distancia de imagen de alineación establecida, sino también con el tamaño de píxel del detector. En términos generales, cuanto mayor es el número F, más corta es la distancia focal y cuanto mayor es el tamaño de píxel del detector, mayor es la profundidad de campo. Para diferentes planos de alineación, el rango de profundidad de campo también es diferente.
La distancia de imagen más cercana de la lente y la profundidad de campo son dos conceptos. La distancia de imagen más cercana es la distancia del objeto más cercano a la que la lente puede obtener imágenes claramente cuando la lente está enfocada.
Calidad de la imagen
Generalmente, la función de transferencia óptica (MTF), la distorsión y la función de dispersión de puntos se utilizan para evaluar la calidad de imagen de la lente. La calidad de imagen de la lente debe seleccionarse para que coincida lo más posible con el tamaño de píxel del detector. Si no se puede igualar, se debe juzgar si la cámara de infrarrojos es un sistema con óptica limitada o un sistema con detectores limitados para determinar el par de cámaras de infrarrojos. La capacidad de detectar y reconocer objetivos.
Transmitancia
La mayoría de los materiales infrarrojos tienen un índice de refracción alto y la lente de la lente infrarroja debe recubrirse con un revestimiento antirreflectante de alta eficiencia para aumentar la transmitancia de la lente infrarroja. A medida que aumenta el número de lentes en la lente, la transmitancia de la lente disminuye gradualmente. La absorción de la lente y la reflexión residual son los dos factores principales que reducen la transmitancia, y la reflexión residual introducirá interferencias (la interferencia infrarroja es inevitable del mecanismo a menos que la lente tenga una transmitancia del 100%), lo que afecta el efecto sensorial de la cámara termográfica infrarroja y su rendimiento.
Atermalización
Dado que el índice de refracción del material infrarrojo cambia mucho con la temperatura, cuando cambia la temperatura ambiente, la lente infrarroja producirá un desenfoque correspondiente. La lente infrarroja también adopta dos formas activa y pasiva para lograr la atermalización para garantizar que la posición focal de la lente no se mueva cuando cambia la temperatura.
Si la lente no permite la intervención del usuario durante su uso (por ejemplo, si se instala en un entorno desatendido), la lente infrarroja se debe atermalizar.
Interfaz
La interfaz óptica de la lente infrarroja debe coincidir con el detector de infrarrojos utilizado, especialmente la lente infrarroja utilizada para enfriar el detector de infrarrojos, lo que implica el número F, la distancia desde la pantalla fría al plano focal y los parámetros detallados de la ventana. .
La interfaz mecánica de la lente infrarroja es la forma de conexión con el movimiento infrarrojo, generalmente en forma de brida, rosca, bayoneta, etc. En términos generales, el método de instalación de la brida es confiable y puede garantizar la consistencia de la posición de instalación de la detector.
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