红外镜头及其对测温影响-Telops红外专家教你如何选择红外热像仪之五

红外镜头是为红外热像仪提供成像类光学部件,红外热成像仪镜头的质量直接影响成像质量的优劣,影响算法的实现和果。

红外热像仪的光学成像物镜将工作波段内的辐射收集起来,并聚焦到探测器上。在可见光波段,玻璃是很好的投射材料,但是在中波、长波红外波段,这种材料是不透明的,因此常选用锗、硅等晶体材料,而且为了提高透射率,还需要镀上一层增透膜,这些材料和膜层如同滤光片一样,将镜头透过的波长限制在一定的范围内。

红外光学成像物镜的作用:过滤、截至可见光同时,允许通过红外线。通过它在可见光、红外线并存的环境中把红外线分离出来。加红外透镜过滤可见光从而得到纯正的红外效果。

 

红外镜头

红外镜头和普通镜头的区别

1.可见光和近红外光的波长不一样
可见光域:      360nm – 700nm

红外光域:    700nm – 12000nm

2.由于波长不一样所以聚焦面不在一起

分类

根据红外热像仪工作波段划分可分为:长波红外镜头、中波红外镜头、短波红外镜头。

长波红外镜头:其工作波段为(8 – 12µm),主要检测低温物体。

中波,短波红外镜头:其工作波段为(0.15 – 7µm),主要检测超过500℃以上高温物体,如火灾研究。

红外线镜头的主要材料

蓝宝石红外玻璃

Al2O3的透射波段在0.14~6μm

 CVD硒化锌

ZnSe折射率均匀和一致性很好,是一种化学惰性材料,具有纯度高,环境适应能力强等特点。它的光传输损耗小,具有很好的透光性能。该红外材料的因此是红外热成像中保护窗口和红外光学镜头的理想材料。

光学性质:
透过波长范围                               0.5μm—22μm
折射率不均匀性(Δn/n)        <3×10-6@632.8nm
吸收系数(1/cm)                     5.0×10-3@1300nm

CVD硫化锌

ZnS是一种折射率均匀性和一致性都很好好的材料,具有纯度高,不溶于水,密度适中等特点,在8~13μm长波红外波段具有很好的传输性能,在中红外波段ZnS的透过率也不错,但随着波长向短波发展,吸收和散射增强,其短波截止限0.35μm,因而会影响红外成像。与硒化锌相比,硫化锌的价格低,硬度高,断裂强度是硒化锌的两倍,抗恶劣环境的能力强,是长波红外镜头的理想材质。

氧化镁(MgO)

0.39-10μm

氟化钙(CaF2)和氟化镁(MgF2)

氟化镁的投射波段在0.11~9μm,氟化钙的透射波段在0.13~12μm。这两种氟化物具有硬度高,抗机械冲击和热冲击能力强,在紫外,可见和红外波段均具有良好的透过率,广泛用于红外光学。氟化镁(MgF2)是一种双折射晶体,这点氟化钙(CaF2)并不具备。

氟化钡

BaF2在150—9500nm光谱范围有接近90%的光学透过率。通常应用于制冷型红外热像仪.氟化钡可溶于水,因此只能在干燥环境下使用。

砷化镓

GaAs的硬度高、化学稳定性好、抗恶劣环境能力极强,它红外中长波(2µm—14µm)有很好的透过率,广泛应用于热红外成像仪.,砷化镓抗擦痕能力强,对周围环境要求不高,因此能够完美的替代硒化锌(ZnSe)作为红外线相机镜头的材料.

Ge具有硬度高,机械性能和导热性好,不溶于水等特点.它的光谱透射范围为1.8–12µm,涵盖了整个中波和长波红外波段,是一种非常常用的红外光学镜头材料.

Si的硬度高,不溶于水.它在1.1-9µm的短波和中波红外波段具有很好的透光性能,是一种化学惰性材料.硅常用来制作3-5µm中波红外线透视镜头.

石英

SiO2的红外透射波段在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

探测器镜头衰减

探测器镜头对于红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为镜头材料,最大程度减少了被测物红外辐射的损失

探测器镜头温度

跟大气温度的影响类似,当被测物体的温度很高的时候,镜头温度可以忽略不计。

红外镜头的选择是对红外热像仪成像质量和测温精度有着重要的影响,如果您想要测温准确,那您就必须选择对红外辐射吸收极小的高透光率材料作为红外热成像仪镜头。

应对方法

针对红外镜头对红外热像仪测温的的不利影响,Telops的策略是,在软件中增加了红外镜头衰减和红外温度的数据选项,通过对这两个数据的设定,从而最小化镜头对测温准确性的干扰。

下一节为大家讲解红外热像仪探测器

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