非制冷型红外探测器通过热敏材料(如氧化钒VOx)直接吸收红外辐射并转换为电信号,无需低温冷却,具有体积小、成本低和功耗低的优势,但灵敏度较低,适用于民用和工业领域;而制冷型红外探测器需将敏感材料(如碲镉汞MCT)冷却至超低温(如77K以下)以抑制噪声,利用光子效应实现高灵敏度和快速响应,能够探测更微弱的红外信号,但系统复杂、成本高且体积大,主要用于气体检漏、航天等高精度应用。
中波制冷型红外探测器(波长3-5μm)在高温目标探测、潮湿环境穿透性及成像细节捕捉上表现优异,适用于气体检测、工业监测等场景;长波制冷型红外探测器(波长8-14μm)则在沙尘、干燥环境及远距离探测中更具优势,常用于天文观测、环境监测等领域,且长波探测器技术复杂度更高、成本相对昂贵。
热灵敏度(NETD,噪声等效温差)是衡量红外探测器性能的关键指标,表示探测器能够分辨的最小温度差异。NETD越小,表明探测器对温度变化的灵敏度越高,能够检测到更微弱的热辐射差异。这一参数直接影响热成像的清晰度和细节分辨能力。
分辨率是红外热成像系统的关键指标,直接影响图像的清晰度和实用性。高分辨率(如1280×1024)能够呈现更丰富的细节,使微小目标清晰可辨,适用于远距离成像。因此,在安防监控、工业检测等对精度要求较高的领域,高分辨率红外探测器至关重要,而普通民用场景则可根据成本适当降低要求。
红外探测器帧频(Hz)表示每秒采集并输出热图像的帧数,高帧频(如60Hz及以上)能实时捕捉快速变化的热动态(如机械运转中的瞬时过热),避免图像卡顿或拖影,确保监测的流畅性与准确性,而低帧频(如9Hz)虽可降低功耗与成本,但仅适用于静态或缓慢变化的场景(如建筑热损检测),若用于高速目标则会因画面延迟导致信息丢失。
红外光学镜头材料需具备高红外透射率、低热膨胀系数和良好的机械稳定性,常用材料包括单晶锗(Ge)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)以及硫系玻璃(如AMTIR)等。材料选择需综合考虑波段需求、环境适应性及成本因素。