如何选择合适的红外热像仪

2021-10-11
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  为了描绘电子组件的小结构-微小电子器件,需要高质量的红外热成像仪。功能强大的现代红外热成像仪通常使用微型辐射热计矩阵,这些矩阵安装在芯片上。这种所谓的微辐射热计FPA检测器(焦平面阵列)可能包含超过200万个像素。辐射热计本身的尺寸为12μm x 12μm至35μm x 35μm,厚度为0.15μm。辐射热计的电阻随着吸收热辐射而变化。这就是形成热成像图像的方式–每个像素都有一个温度测量值。图像传感器具有的像素越多,可能的分辨率越高。但是,由于各个辐射热计随像素数量的增加而变小,因此每个像素发出的热辐射较低。因此,较小的像素需要更高的检测率才能实现相同的温度分辨率。这对热隔离,温度系数以及传感器表面的有效利用提出了很高的要求。实际上,为了在更长的时间段上积分图像信号,使用较低的帧速率。通常,发现不能彼此独立地增加像素的数量,帧速率和温度分辨率。

      镜头和视野的影响

      与照相机或摄像机一样,图像传感器(或其像素数)也不专门负责高质量图像。镜头起着同等重要的作用。红外热成像仪的镜头通常具有很高的亮度。为了尽可能多地利用热辐射,同时又不受大气影响,所有工作都在8μm至14μm的光谱范围内进行。为了可靠地识别电子组件的温度,还需要为微小的物体提供系统的测量精度。否则,就纯像素数而言,高分辨率没有太大用处。除了确定哪个是可辨别结构之外,还存在一个重要问题,物体需要具有尺寸标准,才可以可靠地确定物体的温度。

      如果将分辨率限制为少量小像素,则可以在标准尺寸的视野中使用具有短焦距的较小镜头。这些具有更高的成本效益,但缺点是光圈越小,光线越少。反过来,这需要通过成比例地更灵敏的传感器来补偿。热成像仪的视场还取决于所选的镜头,范围从6°到90°。相机和物体之间的距离越远,捕获的图像区域就越大,结果单个像素可以显示的图像细节就越大。因此, 须根据测量对象的尺寸及其与传感器之间的距离选择测量设备的光学分辨率。综上所述,可以说热成像仪镜头和传感器需要适合手头的测量任务,同时还要在质量上进行匹配,以获得具有良好的热分辨率和几何分辨率的热成像图像。

微小电子器件

      显微镜光学器件可用于检测电路板微小的细节。在16 x 10毫米的区域上测量温度。

      optris PI 450和PI 640红外热成像仪非常适合电子 组件的测量。它们具有382 x 288像素(PI 450)和640 x 480像素(PI 640)的检测器尺寸。使用可更换和可聚焦的显微镜镜头[图2:显微镜镜头],您还可以捕获电路板上的非常小的组件或结构。PI 450的测量点直径为42μm,PI 640的测量点直径为28μm。温度的测量精度为±2°C。在125 Hz帧频下,还可以看到快速的过程。这两款红外热成像仪均拍摄照片和录像,可以使用免许可证的分析软件进行分析。


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