سنسور تصویربرداری حرارتی (Thermal Imaging Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور تصویربرداری حرارتی (Thermal Imaging Sensor) :
سنسور تصویربرداری حرارتی (یا دوربین حرارتی) وسیله ای است که تابش فروسرخ (گرما) ساطع شده از اجسام را تشخیص داده و آن را به یک تصویر بصری (ترموگرام) تبدیل می کند. این تصویر توزیع دمای سطح اجسام را نشان می دهد و نیازی به نور مرئی ندارد. این سنسورها در کاربردهای نظامی، صنعتی، پزشکی و بازرسی ساختمان بسیار حیاتی هستند. برخلاف دوربین های معمولی که نور بازتابی را ثبت می کنند، دوربین های حرارتی گرمای ساطع شده از خود اجسام را ثبت می کنند.
قلب یک دوربین حرارتی، یک آرایه از آشکارسازهای فروسرخ است که هر پیکسل تصویر حرارتی را تشکیل می دهد. دو نوع اصلی از این آرایه ها وجود دارد:
آرایه میکروبولومتر (Microbolometer Array): رایج ترین نوع در دوربین های حرارتی غیرخنک شونده (uncooled). هر پیکسل یک میکروبولومتر است (که قبلا توضیح داده شد) که با جذب تابش IR، دمایش افزایش یافته و مقاومت الکتریکی آن تغییر می کند. این آرایه ها در دمای اتاق کار می کنند، اما نیاز به تثبیت دمایی (TEC) دارند. وضوح آنها معمولا از ۸۰×۶۰ تا ۱۲۸۰×۱۰۲۴ پیکسل متغیر است.
آرایه آشکارساز فوتونی (Photon Detector Array): این آشکارسازها (مانند InSb یا HgCdTe) برای دستیابی به حساسیت بالا نیاز به خنک سازی شدید (با نیتروژن مایع یا ماشین های استرلینگ) دارند. آنها کیفیت تصویر و سرعت پاسخ بالاتری دارند و برای کاربردهای علمی و نظامی پیشرفته استفاده می شوند.
سیگنال خروجی از هر پیکسل توسط مدارهای خوانش (ROIC) جمع آوری و به یک مقدار دیجیتال تبدیل می شود. سپس این داده ها توسط پردازشگر تصویر به یک تصویر رنگی (که در آن رنگ های مختلف نماینده دماهای مختلف هستند) تبدیل می شود. معمولا از یک پالت رنگی (مانند رنگین کمان یا آهن گداخته) برای نمایش دما استفاده می شود.
\[ \text{دمای ظاهری هر پیکسل} \propto \sqrt[4]{\frac{V_{out}}{K}} \]مزایا:
قابلیت دید در تاریکی مطلق و از میان دود، مه و گرد و غبار.
اندازه گیری غیرتماسی دما.
تشخیص ناهنجاری های حرارتی.
معایب:
هزینه بالا (به ویژه انواع با وضوح بالا).
وضوح تصویر کمتر از دوربین های مرئی.
تحت تأثیر بازتاب های حرارتی (سطوح براق) قرار می گیرد.
کاربردها: بازرسی تأسیسات الکتریکی (تشخیص نقاط داغ)، پایش ماشین آلات صنعتی، آتش نشانی (یافتن افراد در دود)، تشخیص عیوب ساختمانی (نشت حرارت)، کاربردهای نظامی و امنیتی (دید در شب)، و غربالگری پزشکی (تب سنجی).
