A tecnologia infravermelha está fazendo seu caminho para uma gama cada vez mais ampla de aplicações inovadoras para o consumidor. A tecnologia foi descoberta pela primeira vez no início do século XIX. No entanto, demorou algum tempo para que pudesse ser realmente utilizada e integrada em produtos comercializáveis. A poderosa tecnologia infravermelha atual está sendo utilizada de diversas formas inovadoras, agregando valor a sistemas avançados para veículos autônomos e edifícios inteligentes, por exemplo.

Infrared pode ser integrado em sistemas existentes para adicionar novas capacidades técnicas. E, à medida que os volumes de produção aumentam, os custos continuarão a diminuir, tornando a tecnologia ainda mais acessível para uma gama ainda maior de usos.

Aqui estão cinco coisas que você precisa saber sobre a tecnologia infravermelha. Continue lendo para saber como esta tecnologia avançada está trazendo valor agregado a uma gama de indústrias.

1. O espectro eletromagnético e os diferentes comprimentos de onda

Como funciona o espectro eletromagnético?

Radiação é caracterizada por sua freqüência e comprimento de onda. E nem toda radiação é visível para o olho humano. A radiação infravermelha tem comprimentos de onda mais longos do que a radiação no espectro visível e comprimentos de onda mais curtos do que a radiação de microondas ou terahertz.

Existem vários comprimentos de onda no espectro eletromagnético, e cada um tem características únicas.

NIR (infravermelho próximo): estes são os comprimentos de onda mais curtos no espectro infravermelho, e os mais próximos do espectro visível entre 0,78 µm e 2,5 µm. O princípio subjacente à espectroscopia NIR, por exemplo, é a vibração molecular causada pela excitação das moléculas pela fonte infravermelha. As moléculas absorvem ondas infravermelhas, alterando o grau de vibração dos elétrons. Isto cria um sinal mensurável.

SWIR (infravermelho de onda curta): O espectro de 1 µm a 2,7 µm. Os detectores baseados em silicone são limitados a cerca de 1,0 µm. Por este motivo, a imagem SWIR requer componentes ópticos e eletrônicos capazes de operar na faixa de 0,9 µm a 1,7 µm, o que não é o caso dos detectores InGaAs não resfriados.

MWIR (infravermelho de onda média): O espectro de 3 µm a 5 µm. A imagem térmica começa nesta parte do espectro, onde os gradientes de temperatura presentes na cena a ser observada começam a se formar. A detecção MWIR requer tecnologias refrigeradas criogenicamente como HgCdTe (MCT, ou MerCad), um material semicondutor II-VI.

LWIR (infravermelho de onda longa): O espectro de 7 µm a 14 µm. Um detector capta o calor emitido pelos objectos na cena observada. Ao contrário dos detectores de luz visível, que detectam a luz reflectida dos objectos, os detectores LWIR não necessitam de uma fonte de luz. Estes detectores podem gerar imagens idênticas durante o dia ou durante a noite. A imagem será a mesma independentemente da luz ambiente.

1. As duas principais tecnologias

Existem actualmente dois tipos principais de detectores:

– Refrigerados: Estes detectores são mantidos a uma temperatura extremamente baixa utilizando um sistema de arrefecimento criogénico. Este sistema baixa a temperatura do sensor a temperaturas criogénicas e reduz o ruído induzido pelo calor a um nível inferior ao do sinal emitido pela cena.

As principais vantagens deste tipo de detector são a resolução e sensibilidade incrivelmente elevadas e a resultante alta qualidade de imagem. Contudo, os detectores resfriados são mais volumosos e mais caros que os detectores não resfriados. Isto torna-os menos adequados para determinadas aplicações onde o factor de forma é mais importante do que a qualidade de imagem.

– Detectores não refrigerados ou microbolómetros: Estes detectores não precisam de um sistema de arrefecimento. Com a tecnologia de microbolômetro, as diferenças de temperatura em uma cena disparam mudanças na temperatura do microbolômetro. Os sistemas equipados com detectores não refrigerados são mais econômicos e requerem menos manutenção do que os sistemas com detectores refrigerados.

NETD, o indicador chave de sensibilidade do detector

NETD (diferença de temperatura equivalente ao ruído) mede a sensibilidade térmica de uma câmera. É a menor diferença de temperatura que uma câmera pode detectar. É indicado em milliKelvin (mK) ou em graus Celsius (° C). Quanto mais baixa a NETD, melhor será a câmara a detectar o contraste térmico. Portanto, NETD pode ser considerado análogo ao contraste em detectores de luz visível.

Em detectores infravermelhos, NETD pode variar entre 25 mK e 100 mK para microbolômetros não resfriados. Para detectores resfriados, é cerca de 10 mK.

NETD é particularmente importante para cenas com baixo contraste térmico (cenas onde todos os objetos estão praticamente à mesma temperatura, como paisagens, por exemplo).

1. Resolução e campo de visão (FOV)

Campo de visão (FOV) é a largura de um ângulo que uma câmera pode capturar. FOV deve ser considerado com a resolução da imagem (o número de pixels).

Resolução indicará a nitidez da imagem, enquanto FOV mostrará a largura da mesma. Quanto maior for a resolução (em outras palavras, quanto mais pixels você tiver), mais nítida será a imagem. Entretanto, para aumentar o número de pixels, você deve reduzir o FOV.

1. Analógico ou digital

Como seu nome sugere, um conversor analógico-digital (ADC) é um sistema que converte um sinal analógico em um sinal digital (binário). Um conversor digital para analógico (DAC) converte um sinal digital em um sinal analógico. Nos modelos totalmente digitais, o ADC é integrado ao sensor. Ele converte o sinal de vídeo analógico em um sinal digital que pode ser processado por software para extrair as informações desejadas da cena. Os modelos totalmente digitais também podem incluir um DAC de comutação de polarização para o elemento sensor. Aqui, os integradores de detectores não precisam mais desenvolver componentes de potência para os detectores, o que os torna muito mais fáceis de implementar.