Infrarød teknologi er på vej ind i en stadig bredere vifte af innovative forbrugerapplikationer. Teknologien blev først opdaget i begyndelsen af det 19. århundrede. Det tog dog en del tid, før man rent faktisk kunne bruge den og integrere den i markedsførbare produkter. I dag anvendes den kraftfulde infrarøde teknologi på en række nye måder og tilfører værdi til avancerede systemer til f.eks. selvkørende køretøjer og intelligente bygninger.

Infrarødt kan integreres i eksisterende systemer for at tilføje nye tekniske muligheder. Og efterhånden som produktionsmængderne stiger, vil omkostningerne fortsat falde, hvilket gør teknologien endnu mere tilgængelig for en endnu bredere vifte af anvendelser.

Her er fem ting, du skal vide om infrarød teknologi. Læs videre for at lære, hvordan denne avancerede teknologi giver merværdi til en række industrier.

1. Det elektromagnetiske spektrum og de forskellige bølgelængder

Hvordan fungerer det elektromagnetiske spektrum?

Stråling er karakteriseret ved sin frekvens og bølgelængde. Og det er ikke al stråling, der er synlig for det menneskelige øje. Infrarød stråling har længere bølgelængder end stråling i det synlige spektrum og kortere bølgelængder end mikrobølge- eller terahertz-stråling.

Der er flere bølgelængder i det elektromagnetiske spektrum, og hver enkelt har unikke egenskaber.

NIR (nærinfrarødt): Det er de kortere bølgelængder i det infrarøde spektrum og de bølgelængder, der ligger tættest på det synlige spektrum på mellem 0,78 µm og 2,5 µm. Det underliggende princip for NIR-spektroskopi er f.eks. molekylære vibrationer forårsaget af molekylernes excitation af den infrarøde kilde. Molekylerne absorberer de infrarøde bølger, hvilket ændrer elektronernes vibrationsgrad. Dette skaber et målbart signal.

SWIR (short wave infrared): Spektret fra 1 µm til 2,7 µm. siliciumbaserede detektorer er begrænset til ca. 1,0 µm. Derfor kræver SWIR-billeddannelse optiske og elektroniske komponenter, der kan fungere i området fra 0,9 µm til 1,7 µm, hvilket ikke er tilfældet for ikke-kølede InGaAs-detektorer.

MWIR (medium wave infrared): Spektret fra 3 µm til 5 µm. Termisk billeddannelse begynder i denne del af spektret, hvor temperaturgradienter, der er til stede i det observerede område, begynder at dannes. MWIR-detektion kræver kryogenskølede teknologier som HgCdTe (MCT, eller MerCad), et II-VI halvledermateriale.

LWIR (long wave infrared): Spektret fra 7 µm til 14 µm.En detektor opfanger den varme, der afgives af objekter i det observerede område. I modsætning til detektorer til synligt lys, som registrerer det lys, der reflekteres af objekter, har LWIR-detektorer ikke brug for en lyskilde. Disse detektorer kan generere identiske billeder om dagen eller om natten. Billedet vil være det samme uanset det omgivende lys.

1. De to hovedteknologier

Der findes i øjeblikket to hovedtyper af detektorer:

– Kølede: Disse detektorer holdes ved en ekstremt lav temperatur ved hjælp af et kryogent kølesystem. Dette system sænker sensortemperaturen til kryogene temperaturer og reducerer den varmeinducerede støj til et niveau, der er lavere end det signal, der udsendes af scenen.

De primære fordele ved denne type detektor er den utroligt høje opløsning og følsomhed og den deraf følgende høje billedkvalitet. Kølede detektorer er imidlertid mere omfangsrige og dyrere end ukølede detektorer. Dette gør dem mindre velegnede til visse anvendelser, hvor formfaktoren er vigtigere end billedkvaliteten.

– Ukølede detektorer eller mikrobolometre: Disse detektorer kræver ikke et kølesystem. Med mikrobolometerteknologi udløser temperaturforskelle i et motiv ændringer i mikrobolometerets temperatur. Disse ændringer omdannes derefter til elektriske signaler og derefter til billeder.Systemer, der er udstyret med ukølede detektorer, er mere omkostningseffektive og kræver mindre vedligeholdelse end systemer med kølede detektorer.

1. NETD, den vigtigste indikator for detektorens følsomhed

NETD (noise-equivalent temperature difference) måler et kameras termiske følsomhed. Det er den mindste temperaturforskel, som et kamera kan registrere. Den angives i milliKelvin (mK) eller i grader Celsius (° C). Jo lavere NETD, jo bedre vil kameraet være til at registrere termisk kontrast. Derfor kan NETD betragtes analogt med kontrast i detektorer for synligt lys.

I infrarøde detektorer kan NETD ligge på mellem 25 mK og 100 mK for ikke-kølede mikrobolometre. For afkølede detektorer ligger den på omkring 10 mK.

NETD er særlig vigtig for scener med lav termisk kontrast (scener, hvor alle objekter stort set har samme temperatur, f.eks. landskaber).

1. Opløsning og synsfelt (FOV)

Synsfeltet (FOV) er, hvor stor en vinkel et kamera kan optage. FOV skal tages i betragtning sammen med billedopløsningen (antallet af pixels).

Opløsningen angiver, hvor skarpt billedet er, mens FOV viser, hvor bredt det er. Jo højere opløsning (med andre ord, jo flere pixels du har), jo skarpere er billedet. Hvis du vil øge antallet af pixels, skal du dog reducere FOV.

1. Analog eller digital

Som navnet antyder, er en analog-til-digital-konverter (ADC) et system, der konverterer et analogt signal til et digitalt (binært) signal. En digital-til-analog-konverter (DAC) konverterer et digitalt signal til et analogt signal. I helt digitale modeller er ADC’en integreret i sensoren. Den konverterer det analoge videosignal til et digitalt signal, som kan behandles af software for at udtrække de ønskede oplysninger fra scenen. Alt-digitale modeller kan også omfatte en polarisationsomskiftende DAC til det sensoriske element. Her behøver integratorer af detektorer ikke længere at udvikle strømkomponenter til detektorerne, hvilket gør dem meget lettere at implementere.