예를 들어, 최근 신종 코로나바이러스가 발생하면서 열화상 카메라는 매우 중요한 위치를 차지했습니다. 병원체의 존재를 직접적으로 감지하지 못할 수도 있습니다. 하지만 솔직히 말해서 바이러스 감염의 주요 증상인 발열을 안전한 거리에서 감지하는 데 적외선 카메라만큼 좋은 장치는 없습니다. 이제 그것이 쇼핑몰과 기타 공공 장소 입구에 영구적으로 고정되어 있는 것은 당연합니다.

따라서 열화상 카메라의 작동 방식을 주의 깊게 이해하는 것이 중요합니다. 더 많은 지식을 얻으면 지구상의 우리 삶에 혁명을 가져온 열화상 카메라를 최대한 활용할 수 있습니다. 그리고 대부분의 경우 작업을 원활하게 진행하려면 생산성과 효율성을 높일 수 있습니다.

열화상 장비 내부: 작동 방식

적외선이 무엇인지 아는 것과 그것을 포착하는 것은 또 다른 문제입니다. 오늘날 우리가 알고 있는 열화상 이미지는 완벽해지기까지 수십 년이 걸린 길고 힘든 과정의 산물이라는 점을 이해해야 합니다. 한편으로 오늘날 당사의 열화상 카메라는 강력하고 사용자 친화적입니다. 수십 년 전에 소방관이 사용했던 것과는 달리 무겁고 비쌀 뿐만 아니라.

열화상 카메라는 주변 환경의 열 에너지를 캡처하도록 설계되었으므로 주요 구성 요소는 적외선 복사를 처리하도록 설계되었습니다. 이는 특히 입력 장치에 해당됩니다. 우리는 적외선이 이동하는 경로인 렌즈와 센서에 대해 이야기하고 있습니다.

렌즈

눈꺼풀과 같은 열화상 카메라의 렌즈를 생각해 보십시오. 눈꺼풀이 열리지 않으면 주변을 볼 수 없습니다. 열화상 카메라에는 IR과 다양한 주파수가 통과할 수 있는 렌즈가 있어야 합니다. 그래야만 센서가 신호를 처리할 수 있습니다.

이것이 적외선 카메라와 표준 카메라(휴대폰의 카메라) 사이의 가장 큰 차이점입니다. 일반 카메라와 달리 적외선 카메라의 렌즈는 유리로 만들어져서는 안 됩니다. 유리는 열화상에 가장 유용한 주파수인 장파 적외선(LWIR)을 차단합니다.

따라서 렌즈는 일반적으로 게르마늄, 셀렌화아연, 불화칼슘, 사파이어로 만들어집니다. 이를 통해 렌즈는 7~14μm의 열복사 전자기 스펙트럼 범위를 수용할 수 있습니다. 이들 재료는 대부분 굴절률이 높기 때문에 편향을 보정하기 위해 렌즈에 반사 방지 코팅을 적용하는 것이 중요합니다.

센서

열화상 카메라의 핵심은 센서입니다. 이곳은 적외선이 열 감지기를 통과하는 곳입니다. 이 검출기는 입사 적외선의 흡수로 인해 발생하는 열의 증가에 직접적으로 반응합니다.

그러나 시간이 지남에 따라 작업을 완료하는 가장 중요한 두 가지 방법이 있습니다. 오늘날 사용되는 더 새롭고 일반적인 기술은 마이크로볼로미터를 이용하는 것이며, 또 다른 접근 방식은 초전성 재료를 사용하는 것입니다. 세부사항은 다음과 같습니다.

마이크로볼로미터

원칙적으로 마이크로볼로미터는 감광성 장치이다. 최초의 볼로미터는 미국의 물리학자이자 천문학자 발명가인 Samuel Pierpont Langley(1834-1906)에 의해 발명되었습니다.

마이크로볼로미터의 흡수 요소에 직접 닿는 모든 방사선은 이에 상응하는 온도 상승을 초래합니다. 더 많은 에너지를 흡수할수록 온도는 높아집니다.

이 온도 변화는 저항 온도계를 사용하여 직접 측정할 수 있습니다. 전자 신호로 읽어 전자 이미지를 생성합니다. 기본적으로 마이크로볼로미터는 얇은 금속층으로 구성되며, 이는 열 링크를 통해 (온도 조절식) 열 저장소에 직접 연결됩니다.

센서 배열에는 그리드에 배열된 수천 개의 감지기 픽셀이 있습니다. 배열의 각 픽셀이 직접 닿는 적외선에 반응하여 전기 신호로 변환될 수 있는 저항을 생성한다는 사실을 알고 있습니다. 각 픽셀의 신호는 캡처된 물체 온도의 컬러맵의 기초를 형성하는 수학 공식을 적용하여 처리됩니다. 그런 다음 후속 컬러 사진은 표시를 위해 카메라의 처리 장치로 전송됩니다.

정확도를 높이기 위해 각 픽셀에는 마이크로볼로미터가 있다는 점을 알아두세요. 따라서 열화상 카메라의 해상도는 스마트 TV나 일반 카메라에 비해 상당히 낮습니다. 실제로 640x480은 이미 열화상 카메라의 고해상도로 간주되어 왔습니다.

마이크로볼로미터 기반 열화상 카메라는 마이크로볼로미터 센서를 작동하는데 별도의 냉각 장치가 필요하지 않기 때문에 비냉각식 열화상 카메라라고도 합니다. 즉각적인 이점은 이러한 IR 카메라가 기존 냉각 모델에 비해 가볍다는 것입니다.

초전성 재료

이는 냉각된 센서 감지기를 사용하는 열화상 카메라입니다. 대표적인 예가 탄탈산리튬이다. 이 소재는 온도 변화에 직접적으로 반응하여 작은 전압을 생성합니다. 이런 의미에서 적외선 광자를 직접 감지합니다. 광전도성을 이용하는 것은 비냉각식 마이크로볼로미터 기반의 열화상카메라가 아닌 광전지식이다.

냉각식 열화상 카메라는 장거리 적외선 감지 및 보다 정확한 온도 차이 결과와 같은 많은 이점을 제공하지만 점차 비냉각식 장치로 대체되고 있습니다. 이는 주로 더 비싼 가격표와 부피가 큰 본체 때문입니다.

이러한 적외선 감지기는 이미징 센서가 극저온 냉각기와 통합되어야 하기 때문에 오늘날의 표준에 비해 무겁습니다. 설상가상으로, 극저온 냉각기의 움직이는 부품은 시간이 지남에 따라 마모되거나 찢어지기 쉽습니다.

이미지 프로세서

적외선을 획득한 후 데이터를 처리하여 적외선 카메라 화면에 표시되는 출력을 생성해야 합니다. 데이터 처리에는 전처리, 특징 추출, 분류가 포함됩니다. 필터링은 노이즈나 원치 않는 데이터를 제거하는 데 사용됩니다. 여기서는 알고리즘이나 수학 방정식을 사용하여 시각적 이미지를 생성합니다.

전시

이곳은 카메라 프로세서의 데이터가 전자 신호로 변환되는 곳입니다. 해당 데이터는 각 픽셀(냉각되지 않음)에서 가져옵니다. 수학적 알고리즘을 적용하여 컬러맵을 생성할 수 있습니다. 이는 연구 중인 물체의 뚜렷한 열 특성을 나타냅니다. 이전에는 열화상 디스플레이에서 무색 또는 흑백 표현이 일반적이었습니다.

ThermTec 소개

ThermTec은 적외선 열화상 기술 관련 제품을 생산하는 글로벌 선두 제조업체로서, 사람들이 세상을 인식하는 방식을 개선하여 인류를 위한 보다 안전하고 효율적인 생활 및 작업 환경을 구축하는 최신 및 최고의 열 기술과 솔루션을 제공합니다.