Средневолновые тепловизоры

Средневолновые тепловизоры (MWIR): Высокая точность для экстремальных температур и Специализированных Задач

В мире промышленной термографии, где длинноволновые (LWIR) тепловизоры являются универсальными "рабочими лошадками", средневолновые тепловизоры (MWIR, диапазон 3–5 микрон) занимают особую нишу высокоточных и специализированных решений. Они незаменимы там, где требуются экстремальная чувствительность к малейшим перепадам температур, работа с очень горячими объектами (>300°C), высокая скорость съемки или необходимость "видеть" сквозь определенные газы и пламя. MWIR-тепловизоры — это инструмент для решения сложных задач в науке, высокотехнологичном производстве, металлургии, оборонной промышленности и энергетике, где компромиссы в качестве данных недопустимы.

Виды / Классификация MWIR Тепловизоров для Промышленности

Классификация MWIR-тепловизоров во многом определяется типом детектора и его охлаждения:

По типу детектора и охлаждения (Ключевое отличие от LWIR!):

Охлаждаемые (Фотонные детекторы)

Абсолютное большинство промышленных MWIR-камер. Детектор (чаще всего InSb - антимонид индия или MCT/HgCdTe - кадмий-ртуть-теллур) активно охлаждается до криогенных температур (обычно ~77K или ~150K) с помощью миниатюрного криокулера (Стирлинга, Джиффорда-Мак-Магона). Это необходимо для подавления собственных шумов и достижения высочайшей чувствительности.
InSb: Оптимален для диапазона 3-5 мкм, отличная однородность и скорость отклика. Стандарт для многих приложений.
MCT/HgCdTe: Позволяет настраивать спектральный отклик (в т.ч. на более короткие или длинные волны в пределах MWIR), может достигать еще более высокой чувствительности и работать в расширенном диапазоне (SWIR-MWIR-LWIR). Сложнее в производстве, дороже.

Неохлаждаемые (Появляются, но реже)

Основаны на новых материалах (например, PbSe - селенид свинца) или микроболометрах, оптимизированных для MWIR. Пока уступают охлаждаемым по чувствительности (NETD) и скорости, но не требуют охлаждения, дешевле, компактнее и надежнее. Потенциал для некоторых промышленных задач, не требующих экстремальных параметров.

По разрешению детектора:

Среднее (320x256 пикселей): Распространенный формат для многих промышленных и научных задач. Хорошее соотношение цены и производительности.
Высокое (640x512 пикселей): Стандарт для ответственных применений. Обеспечивает отличную детализацию.
Сверхвысокое (1280x1024, 1920x1080 и выше): Применяются в научных исследованиях, аэрокосмической промышленности, высокоточной оптике. Требуют мощных систем обработки данных.

По конструкции и подвижности:

Переносные (Ручные)

Существуют, но менее распространены и более громоздки, чем LWIR-аналоги, из-за блока охлаждения и питания. Используются для полевых инспекций высокотемпературных объектов или сложной диагностики. (Примеры: FLIR X8500sc, CI Systems SR-5000N). Часто требуют внешнего блока питания/охлаждения.

Стационарные (Лабораторные/Промышленные)

Основной тип. Устанавливаются на испытательные стенды, технологические линии (металлургия, стекло), в научные установки. Могут иметь интерфейсы для интеграции в системы автоматизации. (Примеры: FLIR A67xx, Xenics Gobi-384/Gobi-640, Leonardo Sentinel MW).

Модули (OEM)

Для встраивания в специализированное оборудование (высокоскоростные системы контроля, гиперспектральные установки, системы наведения). Требуют внешнего охлаждения и управления. (Примеры: FLIR Tau2 MWIR, Leonardo U-BOLT 640, SCD/ SemiConductor Devices детекторы).

По спектральным возможностям:

Широкополосные (3-5 мкм)

Стандартные камеры для общей термографии в MWIR-диапазоне.

Мультиспектральные / Гиперспектральные

Оснащены фильтрами (фиксированными или настраиваемыми - AOTF, LCTF) для съемки в узких спектральных полосах. Позволяют идентифицировать материалы, газы, анализировать состав пламени.

Камеры для газоанализа

Специальные модели, настроенные на специфические полосы поглощения газов (например, CO, CO2, CH4, SF6) в MWIR-диапазоне для визуализации утечек.

Критерии выбора

Выбор MWIR-тепловизора — ответственная задача из-за высокой стоимости. Фокус на критичных параметрах:

Термочувствительность (NETD): Главный параметр! Определяет минимальную обнаруживаемую разницу температур. Для охлаждаемых MWIR NETD может достигать < 20 мК (0.02°C) и даже ниже. Чем ниже NETD, тем лучше видны малые перепады на горячих объектах.
Скорость съемки (Частота кадров): Одно из ключевых преимуществ охлаждаемых MWIR. Может достигать сотен и тысяч кадров в секунду (Гц) (в отличие от типичных 9-60 Гц у неохлаждаемых). Критична для анализа быстрых процессов (лазерная обработка, сгорание, динамические испытания).
Диапазон измеряемых температур: MWIR особенно хорош для высоких температур (от ~300°C до 3000°C и выше). Важно выбрать камеру с подходящим диапазоном для ваших задач.
Разрешение детектора: Определяет детализацию изображения. Выбор зависит от размера объекта и дистанции (640x512 - часто оптимальны).
Спектральный охват и фильтры: Для стандартной термографии - 3-5 мкм. Для газоанализа или идентификации материалов нужны камеры с возможностью установки узкополосных фильтров или гиперспектральные системы.
Тип детектора (InSb vs MCT): InSb - стандарт для 3-5 мкм. MCT более универсален (настраиваемый отклик), может работать в SWIR, но дороже и сложнее.
Время выхода на режим (Cool-down Time): Время, необходимое криокулеру для охлаждения детектора до рабочей температуры (может быть от нескольких минут до 10-20 минут). Важно для мобильных и оперативных применений.
Надежность и срок службы криокулера (MTBF - Mean Time Between Failures): Криокулер - движущаяся часть, ресурс ограничен (обычно 10,000 - 30,000 часов). Выбирайте модели с высокой MTBF.
Интерфейсы и ПО: Мощное ПО для управления, записи высокоскоростных последовательностей, спектрального анализа (FLIR ResearchIR, Telops IRVista, Xeneth). Интерфейсы: GigE Vision, Camera Link, CoaXPress для передачи больших объемов данных.
Защита (для стационарных): Пылевлагозащита (IP-рейтинг), защита от электромагнитных помех (EMI), взрывозащита (Ex), если необходимо.

Преимущества

Высочайшая чувствительность (Низкий NETD): Видит малейшие перепады температур на горячих объектах.
Высокая скорость съемки: Фиксация сверхбыстрых тепловых процессов.
Отличное пространственное разрешение: Детализация мелких объектов благодаря более короткой длине волны.
Эффективная работа с высокими температурами (>300°C): Оптимальный спектр для сильных тепловых потоков.
Способность "Видеть" сквозь пламя и определенные газы: Для анализа горения и газоанализа.
Меньшая зависимость от температуры окружающей среды: Стабильные измерения в жарких цехах.

Средневолновые (MWIR) тепловизоры — это высокотехнологичные инструменты для самых требовательных промышленных и научных задач, где критичны экстремальная точность, скорость и работа с высокими температурами или специфическими газами. Они открывают возможности, недоступные для более распространенных LWIR-камер, но требуют значительных инвестиций и понимания их особенностей.

Работаете с высокотемпературными процессами (>300°C), сверхбыстрыми тепловыми явлениями или нуждаетесь в визуализации газов? Требуется максимально возможная температурная чувствительность? Если ваш ответ "да", то MWIR-тепловизор — это необходимое решение для обеспечения качества, безопасности и инноваций. Тщательно проанализируйте ваши требования (температурный диапазон, скорость процессов, необходимую чувствительность), проконсультируйтесь со специалистами в области термографии и производителями, чтобы подобрать оптимальную MWIR-систему. Инвестируйте в прецизионное тепловидение для прорыва в ваших исследованиях и производстве!

Наши контакты

‭+7 (812) 982-0188
info@foursp.ru
г. Санкт-Петербург, вн. Тер. г. Муниципальный округ Народный, ул. Новоселов, д.8, лит. А, оф. 691/1