เทคโนโลยีอินฟราเรดได้กลายเป็นเครื่องมือที่จําเป็นในทุกสาขาอุตสาหกรรม ทําให้มีความสามารถในการถ่ายภาพความร้อนที่เกินขอบเขตของแสงที่มองเห็นได้หลักของเทคโนโลยีนี้คือความยาวคลื่นอินฟราเรด, ซึ่งกําหนดวิธีการตรวจพบ, ส่งและตีความพลังงานความร้อน สองในช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือคลื่นอินฟราเรดกลาง (MWIR) และคลื่นอินฟราเรดยาว (LWIR),แต่ละอันมีหลักการการทํางานที่แตกต่างกันและฉากการใช้งานเฉพาะเจาะจงการเข้าใจความแตกต่างของพวกมันเป็นสิ่งสําคัญในการใช้เทคโนโลยีอินฟราเรดได้อย่างมีประสิทธิภาพ ไม่ว่าจะเป็นสําหรับการตรวจสอบอุตสาหกรรม การตรวจสอบความปลอดภัย หรือการวิจัยทางวิทยาศาสตร์บทความนี้แยกหลักการพื้นฐานของคลื่นกลางและคลื่นยาวอินฟราเรด, เปรียบเทียบผลงานของพวกมัน และสํารวจว่าแต่ละตัวมีจุดเด่นในกรณีการใช้จริง
พื้นฐาน ของ ช่วง ความ ยาวคลื่น อินฟราเรด
เทคโนโลยีอินฟราเรดทํางานโดยการตรวจจับรังสีอินฟราเรด รูปแบบของรังสีไฟฟ้าแม่เหล็กที่ออกมาจากสิ่งของทุกๆอย่างที่มีอุณหภูมิเหนือศูนย์สัมบูรณ์แสงอินฟราเรด ไม่เห็นด้วยตามนุษย์สเปคเตอร์อินฟราเรดแบ่งออกเป็นหลายช่วงความยาวคลื่นโดยคลื่นอินฟราเรดระยะกลาง และคลื่นอินฟราเรดระยะยาว เป็นที่ใช้ได้มากที่สุดสําหรับการใช้งานทางพาณิชย์และอุตสาหกรรมความยาวคลื่นอินฟราเรดวัดในไมโครเมตร (μm)และความแตกต่างระหว่าง MWIR และ LWIR อยู่ที่ช่วงความยาวคลื่นที่เกี่ยวข้องของพวกมัน แต่ละอันมีคุณสมบัติพิเศษที่ส่งผลกระทบต่อการทํางานของพวกมันในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน.
อินฟราเรดคลื่นกลางปกติจะครอบคลุมช่วงความยาวคลื่น 3 ถึง 5 μm ในขณะที่คลื่นยาวอินฟราเรดครอบคลุม 8 ถึง 14 μm ระยะนี้ไม่สุ่ม:พวกมันตรงกับ ช่องหน้าต่างชั้นบรรยากาศ ภูมิภาคที่รังสีอินฟราเรดสามารถผ่านชั้นบรรยากาศของโลกได้ ด้วยการดูดซึมอย่างน้อยความโปร่งใสของชั้นบรรยากาศนี้มีความสําคัญสําหรับการถ่ายภาพความร้อน เนื่องจากมันกําหนดว่าสัญญาณอินฟราเรดไกลและชัดเจนแค่ไหนความยาวคลื่นของรังสีอินฟราเรด มีผลต่อการปฏิสัมพันธ์กับวัสดุต่างๆทําให้ MWIR และ LWIR เหมาะสําหรับกรณีการใช้ที่แตกต่างกัน
ข้อดีและข้อเสียของระบบอินฟราเรดคลื่นกลาง (MWIR)
โดยทั่วไป, สายอินฟราเรดคลื่นกลาง (MWIR) มีข้อดีบางอย่างที่ชัดเจน:
1ความสามารถในการปรับตัวต่อสิ่งแวดล้อมที่แข็งแกร่ง: กล้อง MWIR สามารถทํางานได้ตามปกติภายใต้สภาพอากาศที่แตกต่างกัน ไม่ถูกส่งผลกระทบจากปัจจัยต่างๆ เช่น แสงและหมอก และมีความสามารถในการปรับตัวต่อสิ่งแวดล้อมที่ดี
2. ระยะทางการตรวจจับที่ไกล: กล้อง MWIR สามารถตรวจจับเป้าหมายในระยะทางที่ห่างมาก ซึ่งเหมาะสําหรับบางกรณีที่ต้องการการติดตามเป้าหมายในระยะทางที่ไกล
3ความละเอียดทางพื้นที่สูง: กล้อง MWIR สามารถให้ความละเอียดทางพื้นที่สูง ซึ่งสามารถช่วยจับข้อมูลเป้าหมายได้อย่างละเอียดมากขึ้น
4. มีความรู้สึกต่อการเปลี่ยนแปลงของความร้อน: กล้อง MWIR มีความรู้สึกต่อการเปลี่ยนแปลงของความร้อนมาก ซึ่งสามารถตรวจจับการรังสีความร้อนของเป้าหมายได้อย่างแม่นยํา และผลิตภาพความร้อนที่ชัดเจน
ในขณะเดียวกัน ข้อเสียของคลื่นกลางอินฟราเรดไม่สามารถมองข้ามได้:
1. มีอารมณ์รับอารมณ์โดยง่าย: การถ่ายทอดวงคลื่นกลางในช่วงอินฟราเรดได้รับอารมณ์รับอารมณ์จากปัจจัยในอากาศอย่างมากสภาพอากาศ เช่น คอกหนาวและฝนตกหนัก อาจทําให้คุณภาพภาพภาพลดลง หรือความสามารถในการตรวจจับที่อ่อนแอ.
2ราคาสูง: เมื่อเปรียบเทียบกับช่วงอินฟราเรดอื่นๆ ราคาขายของกล้อง MWIR ปกติจะสูงขึ้น ซึ่งอาจไม่เหมาะสําหรับบางกรณีการใช้งานที่มีงบประมาณจํากัด
3อัลกอริทึมในการประมวลภาพที่ซับซ้อน อัลกอริทึมในการประมวลภาพของคลื่นกลางอินฟราเรดค่อนข้างซับซ้อน ซึ่งมีความต้องการที่สูงขึ้นสําหรับผู้ประกอบการอุปกรณ์และบุคลากรดูแล,ที่ต้องมีความรู้และประสบการณ์ทางอาชีพบางอย่าง
ข้อดีและข้อเสียของระบบคลื่นยาวอินฟราเรด (LWIR)
โดยทั่วไป อินฟราเรดคลื่นยาว (LWIR) มีข้อดีที่ชัดเจน:
1ความสามารถในการปรับปรุงกับสภาพอากาศได้ดีเยี่ยม: กล้อง LWIR สามารถทํางานได้อย่างมั่นคงในสภาพอากาศที่รุนแรง เช่น ความมืด ค้าง ฝุ่น และควันไม่จํากัดด้วยแสงสว่างรอบตัว และสามารถตรวจจับได้ตลอด 24 ชั่วโมง.
2การเจาะเข้าไปในชั้นบรรยากาศที่แข็งแกร่ง: การถ่ายทอดวงคลื่นยาวอินฟราเรดได้รับผลกระทบน้อยจากปัจจัยชั้นบรรยากาศ เช่น คันน้ําและคาร์บอนไดออกไซด์ที่ทําให้คุณภาพภาพภาพมั่นคงและผลการตรวจจับที่น่าเชื่อถือ แม้ในสภาพแวดล้อมที่ชื้นหรือหมอก.
3ประสิทธิภาพในเรื่องค่าใช้จ่ายและการพกพาได้: กล้อง LWIR ส่วนใหญ่ใช้ตัวตรวจจับที่ไม่เย็น ซึ่งมีขนาดเล็ก, น้ําหนักเบาและมีต้นทุนการผลิตต่ํากว่ากล้อง MWIRมันใช้ได้ง่าย และใช้ได้ง่าย, และเหมาะสําหรับกรณีการใช้งานที่เคลื่อนย้ายหรือในสถานที่ต่างๆ
4ความรู้สึกสูงต่อเป้าหมายอุณหภูมิแวดล้อม: LWIR มีความรู้สึกสูงต่อเป้าหมายที่อุณหภูมิแวดล้อมหรือต่ํา (เช่นร่างกายมนุษย์ อุปกรณ์อุตสาหกรรมทั่วไปและอาคาร)และสามารถจับความแตกต่างของอุณหภูมิที่ละเอียดได้อย่างชัดเจน เพื่อสร้างภาพความร้อนที่ชัดเจน.
ในขณะเดียวกัน ข้อเสียของคลื่นยาวอินฟราเรด ก็ไม่สามารถมองข้ามได้
1ความละเอียดในพื้นที่ที่ค่อนข้างต่ํา: เมื่อเทียบกับคลื่นอินฟราเรดระยะกลาง LWIR มีความยาวคลื่นที่ยาวนานขึ้น ซึ่งนําไปสู่ความละเอียดในพื้นที่ที่ต่ํากว่าเล็กน้อยมันยากที่จะจับรายละเอียดของเป้าหมาย, ซึ่งไม่เหมาะสําหรับฉากที่ต้องการการตรวจจับรายละเอียดความละเอียดสูง
2. ผลงานที่ไม่ดีในการตรวจจับอุณหภูมิสูง: LWIR มีความรู้สึกเฉพาะต่อเป้าหมายภายในและอุณหภูมิต่ําและผลการตรวจจับของมันในวัตถุที่มีอุณหภูมิสูง (มากกว่า 500 °C) ไม่ดีเท่า MWIRซึ่งยากที่จะตอบสนองความต้องการของการตรวจสอบฉากอุณหภูมิสูง
3จํากัดด้วยการเจาะเข้าไปในวัสดุ: LWIR มีความสามารถในการเจาะเข้าไปที่ต่ําสําหรับวัสดุบางชนิด (เช่นโลหะหนาและวัสดุที่ไม่โปร่งใสหนา)และมันยากที่จะตรวจสอบอุณหภูมิภายในหรือความบกพร่องของวัสดุดังกล่าว.