Журнал "Системы Безопасности" № 3‘2022

В И Д Е О Н А Б Л Ю Д Е Н И Е И В И Д Е О А Н А Л И Т И К А 91 наиболее распространенным типом теплового детектора LWIR-диапазона является микробо- лометр. несмотря на более низкую чувствитель- ность и большие постоянные времени, чем у фотонных детекторов, матричные детекторы "смотрящего типа" из массива микроболомет- ров произвели революцию в области иК-визуа- лизации благодаря их гораздо более низким ценам. в настоящее время для создания тепловых изображений наиболее широко используются оксид ванадия и a -Si:H. Оксид ванадия VOx обладает высокими значениями температурного коэффициента сопротивления (ТКС = 2–3%), на основе этого материала созданы матрицы форматом 2048х1536 с размером пикселя 17 мкм. Однако оксид ванадия – нестандарт- ный материал для КмОП-технологии, изготов- ление оксида ванадия в виде тонких пленок является сложным для управления процессом из-за узкого диапазона технологических пара- метров, обеспечивающих стабильность и опти- мальность характеристик оксида. иК-визуализация начиналась с очень дорогих, тяжелых и габаритных систем в 1960–1980-х гг. их могли эксплуатировать только эксперты (требовался жидкий азот либо холодильник для охлаждения детекторов). в последующие деся- тилетия иК-визуализация перешла к менее дорогим, компактным массовым продуктам для широкого круга техников и инженеров. в последнее время технология иК-визуализа- ции вышла на потребительский рынок в виде продуктов широкого спроса, таких как иК- аксессуары для смартфонов. У иК-визуализа- ции в охранных системах безопасности нет кон- курентов. Камеры ближнего и коротковолнового инфракрасного диапазона Камеры NIR и SWIR в основном обнаруживают излучение, отраженное от объекта, и требуют внешнего облучения. Эти диапазоны в опреде- ленном смысле близки к видимому диапазону в том, что фотоны либо отражаются, либо поглощаются объектами, и это свойство обес- печивает широкий динамический диапазон, необходимый для изображений с высоким раз- решением. атмосферное звездное свечение и фоновое излучение (ночное сияние) являются естественными источниками света SWIR-диапа- зона и великолепной подсветкой объектов при ночной уличной съемке. Сенсоры на основе InGaAs могут быть исключительно чувствитель- ными, "подсчитывающими" буквально каждый фотон. атмосферное явление, известное как "свечение ночного неба", излучает в 5–7 раз больше света, чем звездное свечение, и прак- тически весь этот свет находится в диапазоне SWIR. Таким образом, SWIR-камеры вместе с ночным свечением позволяют "видеть" объекты с большой четкостью в безлунные ночи. Без особых усилий хорошую чувствительность показывают приборы на основе InGaAs уже при комнатной температуре. Камеры с сенсорами InGaAs могут быть небольшими и потреблять очень мало энергии, но выполнять значитель- ные задачи. Так как SWIR-волны проходят сквозь стекло, то объективы и другие оптические компоненты (оптические фильтры и окна), предназначаемые для SWIR-съемки, могут изготавливаться по тем же технологиям, которые используются для компонентов видимого диапазона, что снижает издержки производства и делает возможным использование фильтров и окон в рамках одной системы. водяной пар, туман прозрачны для SWIR-волн. Кроме того, цвета, которые являют- ся практически идентичными в видимом диапа- зоне, легко различаются в диапазоне SWIR. в области коротких длин волн размер дифрак- ционного пятна рассеяния оптической системы близок к длине излучения и размеру фоточув- ствительного элемента, что важно при построе- нии изображения высокого разрешения и каче- ства. Разрешение оптики и матрицы в SWIR- диапазоне сравнимы, поэтому возможно наблюдение уникальных особенностей и мел- ких деталей объектов, что дополнительно повы- шает вероятность их распознавания и иденти- фикации. в длинноволновом иК-диапазоне спектра пятно рассеяния объектива, как прави- ло, существенно превышает размеры пикселя, что приводит к уменьшению разрешения и "раз- мазыванию" изображения. Камеры средневолнового и длинноволнового инфракрасного диапазона Камеры MWIR и LWIR в основном обнаружи- вают излучение объекта, которое не зависит от каких-либо внешних источников излучения. Основным фактором, регулирующим спектр, является температура объекта. многие наблю- даемые объекты имеют температуры ниже 100 °C. их соответствующее излучение является слишком слабым для обнаружения датчиками NIR и SWIR, но камеры MWIR и LWIR легко обнаруживают эти сигналы. Сигналы тепловых камер зависят от температуры объекта. После калибровки камера MWIR или LWIR может точно измерять эти температуры поверхности. Особенности калибровки камер MWIR или LWIR мы хорошо поняли в период эпидемии и, види- мо, еще не раз столкнемся с ними в будущем. Симптомы большинства инфекционных заболе- ваний одинаковы: недомогание, кашель и, конечно, лихорадка с повышенной температу- рой. Следовательно, человека с подобными симптомами довольно просто выявить в группе здоровых людей. для этого всего лишь нужно www.secuteck.ru июнь – июль 2022 СПЕЦПРОЕКТ ТЕПлОвизОРы для ПРОизвОдСТв и ОхРанных СиСТЕм Рис. 3. Диапазоны стоимости детекторов различного формата для различных применений Рис. 4. Изображение в видимом и SWIR-диапазонах: а) сильный туман, б) расстояние 6 км Таблица. Материалы для ИК-камер в различных диапазонах № п/п Материал Спектральный Доступный Необходимость Тип детектора диапазон, мкм формат охлаждения 1. Si 0,4–1,1 12032х9024 Не требуется Фотонный 2. InGaAs 0,9–1,7 640х512 Не требуется Фотонный 3. HgCdTe 0,8–2,5; 3–5; 8–12 640х512 Требуется Фотонный 4. InSb 3–5 640х512 Требуется Фотонный 5. QWIP 8,3–8,7 640x512 Требуется Фотонный 6. VO x 8–12 640х480 Не требуется Тепловой www.orion-ir.ru a) б)