Микроболометр

Микроболометр (тепловой детектор, инфракрасный детектор)  —преобразователи (ИК-датчики), которые отбирают падающее ИК-излучение и вырабатывают электрический сигнал, пропорциональный общему потоку инфракрасного излучения, падающему на поверхность детектора.

П р и м е ч а н и е.

Существует два основных класса инфракрасных детекторов: тепловые и фотонные. Оба типа реагируют на поглощенные фотоны, но используют разные механизмы отклика, которые приводят к различиям в скорости отклика, чувствительности отклика к длине волны спектра и температурной чувствительности.

Принцип действия тепловых детекторов (микроболометров) основан на изменении электрического сопротивления (емкости, электрического напряжения) полупроводникового термочувствительного элемента при поглощении им инфракрасного излучения (нагревании).

Изменение этих электрических свойств в зависимости от уровня входного электромагнитного потока измеряется внешней электрической цепью. Скорость отклика теплового детектора ниже, чем у фотонных детекторов из-за времени, необходимого для нагрева устройства после поглощения падающего потока. Наиболее распространенными являются полупроводниковые неохлаждаемые микроболометры, группируемые в массивы (микроболометрические матрицы), располагаемые в фокальной плоскости объектива.

В фотонных полупроводниковых детекторах поглощенный фотон мгновенно переводит электроны полупроводникового датчика из непроводящего состояния в проводящее, вызывая изменение электрического сопротивления полупроводникового материала, которое можно измерить с помощью внешней цепи. Основной способ формирование кадра – сканирование, т.е. последовательное подсвечивание строк термочувствительной подложки при перемещении щели сканера (как правило, в вертикальном направлении). Фотонные детекторы заметно быстрее тепловых; однако их скорость отклика ограничивается характеристиками электрической схемы считывания (механического перемещения сканера).

Основными характеристиками отдельных детекторов являются диапазон спектральной чувствительности (для теплового неразрушающего контроля мостовых конструкций пригодны детекторы со средневолновой – 3-5 мкм и длинноволновой – 8-14 мкм чувствительностями), скорость отклика на инфракрасное воздействие, температурная чувствительность (NETD), численно равная мощности излучения, которое вызывает сигнал, эквивалентный уровню собственных шумов микроболометра.

[ОДМ 218.7.2.001-2021. Методические рекомендации по дистанционному определению наличия и степени развития усталостных трещин в элементах металлических пролетных строений автодорожных мостов (включая ортотропные плиты) методом инфракрасной термографии]