قد يبدو الفيديو وكأنه مخل تنجستن مغرف يورانيوم متوهج منصهر ، ولكن ... ولكن لا. وهذه ليست صورة للتصوير الحراري - إنها أقرب نطاق طيف تحت الأحمر. ربما لن ترى هذه الصور الفريدة المخفية تحت القطع ، مرحبًا ...
ملاحظة: الأشخاص الذين يقرأون العنوان في إصدار الهاتف المحمول لا يرون الرسوم المتحركة الآن ، لذا نرحب فورًا بالمقال ... فنجان القهوة الطازجة المخمّر فيما يلي ... =)
لا يمكن استخدام كاشفات السيليكون التقليدية CCD و CMOS للحصول على صور في النطاق الطيفي بطول موجة يزيد عن 1 ميكرومتر. لا يمكن للكميات ذات الطول الموجي 1 ميكرومتر أن تحفز الإلكترونات في كاشفات السيليكون ، وتنخفض الكفاءة الكمية في المدى القريب من الأشعة تحت الحمراء بسرعة إلى الصفر.
تُستخدم الكاشفات القائمة على زرنيخ إنديوم الغاليوم (InGaAs) بالفعل لتسجيل الإشعاع القريب من الأشعة تحت الحمراء. حسنًا ، قبل بضع سنوات دخلنا في أيدي كاشف تجاري من هذا النوع من الأشعة تحت الحمراء القريبة (SWIR ، بالقرب من الأشعة تحت الحمراء). دقة الكاشف صغيرة: عناصر 320 × 256. تظهر الخصائص الطيفية للكاشف في الشكل أدناه.
لا شيء يبدو أنه ينذر بالصعوبات ، ولا ينبغي أن يختلف تصميم الكاميرا على هذا الكاشف عن تصميم كاميرا النطاق المرئي ، ولكن هذا لم يكن كذلك. تبين أن الصعوبة الرئيسية هي تيار مظلم كبير جدًا للكاشف وانتشار كبير جدًا في معلمات العناصر الفردية. نلقي نظرة على الرسم البياني أدناه:
في غضون 16 مللي ثانية ، تمتلئ البئر المحتملة للعناصر الفردية للكاشف بسرعة بنسبة 3-5٪ ، ولتردد 25 إطارًا في الثانية (40 مللي ثانية) ، فإن هذا يبلغ بالفعل 8-12٪. بالنسبة لسعة البئر المحتمل لجهاز الكشف 6 مليون. الإلكترون هو 600000 إلكترون من التيار المظلم لعنصر فردي ، والضوضاء في البكسل الفردي أكثر من 800 إلكترون. هل هو كثير أم قليل؟ لتسجيل الأجسام المضاءة ، من الطبيعي جدًا ، ولكن بالنسبة للكاميرا الحساسة القادرة على تسجيل إشعاعها الخاص بالأجسام ذات درجات حرارة تصل إلى 100 درجة مئوية (كما هو موضح في الفيديو الأول) - فإن ضجيج 800 إلكترون شديد جدًا.
يوضح الرسم البياني إشعاع جسم أسود تمامًا ، كما ترى ، للأجسام ذات درجة حرارة 300-400 كيلو ، فإن الإشعاع في نطاق 1-2 ميكرون ضعيف جدًا.
الميزة الثانية هي اختلاف كبير جدًا في خصائص كل عنصر على حدة. استغرق التطوير عدة سنوات ، وكان التركيز على تطوير الدوائر التناظرية منخفضة الضوضاء ، وكذلك على تقريب خصائص العناصر الفردية اعتمادًا على درجة الحرارة. أكرر ، الكاشف تجاري ، لم نتمكن من تبريد الكاشف ولم نتمكن من تقليل مستوى التيار المظلم بشكل مباشر ، لكننا تمكنا من تحقيق ترموستات الكاشف ، مما أثر بشكل كبير على استقرار الخصائص.
في وقت سابق ، في بعض المقالات ، ذكرنا هذه الكاميرا وقارننا تشغيلها بكاشفات النطاق المرئي ، وكذلك مع محول إلكتروني بصري لأنبوب مكثف الصورة 3+:
"
كما ترى الكاميرات والأجهزة المختلفة في الليل "
أظهر أيضًا قدرات هذه الكاميرا في وضع المراقبة النهارية:
"
رصد النجوم أثناء الفلك نهارًا أو نهارًا "
الآن نريد استكمال القدرات المنشورة سابقًا وإثبات القدرات الفريدة الأخرى للكاميرا القريبة من الأشعة تحت الحمراء.
السؤال الأكثر شيوعًا هو "كيف ترى الكاميرا في الضباب؟" ليس من السهل التقاط ضباب عالي الجودة ، لذلك نعتذر فورًا عن الفيديو الذي قد لا يكون مكشوفًا للغاية. من أجل التوضيح ، كما يظهر في الواقع من خلال العينين ، تم استخدام كاميرا PanasonicGM1 المرئية.
فيديو للمراقبة الذاتية في كاميرا الضباب
الفيديوهات الأصلية متوفرة على الروابط
"
مصدر فيديو VS320 "
"
فيديو PanasonicGM1 الأصلي "
فقط في حالة ، نحذر من أن الضباب يختلف تمامًا عن بعضها البعض ، فهناك ضباب عندما لا يكون هناك أي شيء مرئي في أي نطاق طيفي. والنتيجة تعتمد بشكل كبير على تشتت جزيئات الماء.
يتم توضيح حساسية الكاميرا بواسطة الفيديو ، ويتم عرض جزء منها في عنوان المقال. هذا كوب عادي مع قهوة طازجة لذيذة. في بداية الفيديو ، نلاحظ إشعاعنا الحراري للأجسام ، وبعد تشغيل الضوء المنعكس. حتى الآن ، تعد كاميرا VS320 هي الوحيدة التي يمكنها إظهار انبعاث الفيديو لأشياء تصل إلى 100 درجة مئوية. عرضنا عدة مرات هذا الفيديو في المعارض وواجهنا دائما الشك =)
على سبيل المثال: كاميرا ملونة وعين ترى معدنًا ساخنًا بدرجة حرارة أعلى من 500 درجة مئوية ، ترى مصفوفة CCD بالأبيض والأسود رأسًا من الحديد الساخن مع درجة حرارة 400 درجة مئوية ، وكاميرا SWIR VS320 ترى أشياء من 50-60 درجة مئوية.
قياسات أكثر موضوعية على نموذج الجسم الأسود تمامًا. عند حوالي 50 درجة ، تتم مقارنة ضوضاء عناصر الكاشف وإشارة نموذج الجسم الأسود.
يمكن الحصول على الفيديو الأصلي هنا (انتباه! حجم كبير ، بدون ضغط)
"
فيديو الجسم الأسود VS320 "
من بعض النقاط المثيرة للاهتمام التي واجهناها أثناء العمل مع الكاميرات ،
هذه حماية خاصة يتم تطبيقها على الأوراق النقدية ، ربما هذه هي علامات الانارة:
لا تختلف صور الأوراق النقدية تحت الإضاءة العادية عن تلك المشار إليها على موقع البنك المركزي الروسي ، على سبيل المثال 500r:
ولكن عند إضاءتها بطيف مرئي حصري (مصباح الفلورسنت) ، لوحظت علامات موجودة في أوراق نقدية مختلفة في أماكن مختلفة ويمكن استخدامها في الفرز التلقائي الإضافي للأوراق النقدية:
على موقع البنك المركزي للاتحاد الروسي لم يتم الإشارة إلى هذه الحماية
على ما يبدو ، رفضوا هذه العلامة في فواتير جديدة ، والآن العلامة في نفس المكان ، مستديرة بالحرف P:
وإليك جميع الأوراق النقدية معًا:
وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن سماء الليل مشرقة جدًا في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريب. هذا يسمح لك بالتنافس مع الكاميرات القريبة من الأشعة تحت الحمراء مع أجهزة الرؤية الليلية الأخرى ، وكذلك لبعض التطبيقات مثل اكتشاف الأجسام مقابل سماء الليل "الساطعة".
"
VS320. سماء الليل في IR القريبة. المصدر (200 ميجا بايت) "
ولكن على العكس من ذلك ، في الأشعة تحت الحمراء القريبة ، تكون السماء أكثر قتامة بكثير (مقارنة بسطوع السماء في الجزء المرئي من الطيف) ، على سبيل المثال ، إطار في يوم مشمس للغاية.
يمكن استخدام هذه الخاصية لمراقبة الأجسام السماوية خلال النهار ، وقد تم وصف حالة خاصة لها في المقالة: "
مراقبة النجوم خلال النهار أو النهار الفلك ".
أهم خاصية للكاميرا القريبة من الأشعة تحت الحمراء (إلى جانب القدرة على تحسين الرؤية في الضباب) هي الرؤية بشكل أفضل في الضباب ، للمقارنة ، إطارات الأجزاء المختلفة من الطيف:
لكن الفيديو في المدى القريب من الأشعة تحت الحمراء على الجسر المعلق بالكابل على مسافة 9-10 كم.
ولكن مظاهرة على مسافة 9 كم على طول سمولني (في منتصف الفيديو ، يتم تشغيل وظيفة الكاميرا: التباين المحلي (تناظري لـ HDR / DDE))
لا يزال بإمكانك التحدث كثيرًا عن النطاق القريب من الأشعة تحت الحمراء ، ولكن للأسف ، هذا خارج نطاق مقال واحد. إذا نجحت وكان هناك ما يكفي من المواد ، فسوف نستمر بالتأكيد. تلخيص ، يمكننا القول أن الكاميرات القريبة من الأشعة تحت الحمراء يمكن استخدامها:
- لتحسين الرؤية في الضباب
- لتحسين الرؤية مع الضباب الدخاني في الغلاف الجوي
- كأجهزة للرؤية الليلية (تحسين الرؤية الليلية)
- البحث عن الأشياء في سماء النهار
- عند تطوير كاميرات متعددة الأطياف ، عندما يكون من المهم رؤية دفء كبير
كائن مخفي في النطاق المرئي
- للتطبيقات الخاصة في الصناعة ، عندما يكون هذا النطاق الطيفي مهمًا
- البحث عن كائنات مقنعة ، عندما تصبح بعض الألوان منخفضة التباين ، بينما البعض الآخر ، على العكس من ذلك ، يغمق في هذا النطاق أو اللمعان.
أود أن أقول شكرا لمنظمة NPK Photonika ، التي وفرت هذا الكاشف من أجل التنمية ومولت العمل لفترة طويلة. كانت نتيجة العمل كاميرا ذات خصائص حساسية عالية جدًا. شكر خاص للزملاء الذين طوروه ، وراجعوه عدة مرات ، وقاموا أيضًا ببناء نموذج رياضي وقاموا بتطوير تقنية المعايرة لمثل هذا كاشف InGaAs العنيد.
حسنًا ، في الواقع صورة كاميرا VS320 "بالحجم":
نحن في انتظار الأسئلة في التعليقات ، يسعدنا الإجابة.