LWIR GÖRÜNTÜLEME VE LWIR KAMERALAR
Kızılötesi ışığın kısa dalga boyları ortam ışığını daha iyi temsil ederken, uzun dalga boyları ise nesnelerin sıcaklığını temsil eder ve ortam ışığından etkilenmez. Termal görüntüleme sistemleri temelde iki bandı içerir. Bunlar LWIR (3-5μm) ve LWIR (7-14μm) bantlarıdır.
LWIR bant çoğu karasal nesneyi mükemmel algılaması nedeniyle en yaygın kullanılan kızılötesi banttır. Ortam sıcaklığında cisimlerin maksimum spektral parlaklığı LWIR bandı içindedir ve duman ve aerosol varlığında çok iyi tepki verirler. LWIR dedektörleri güneş ışınlarına duyarlı olmadığı için gündüz ve gece çok benzer görüntüler üretirler ve nesneleri görünür özellikleri yerine yayılan ısılarını kullanarak tasvir eden bir görüntü üretir.
LWIR Görüntülemenin Esasları
LWIR bölgesi geniş ve yüksek geçirgenliğe sahip atmosferik bir banttır. Çok sayıda metalik olmayan malzeme LWIR bandında yüksek ve nispeten sabit bir yayma gücü gösterir. Çoğu mineral yapı malzemeleri, kaplama boyaları ve insan derisi buna örnektir. Buna karşılık, metaller genellikle, büyük ölçüde yüzey özelliklerine bağlı olarak düşük emisyona ve yüksek yansıtma özelliğine sahiptir.
Bir termal kamera tarafından yakalanan sıcaklık ölçümleri iletilen, yansıtılan ve yayılan enerjiden oluşur ve ölçülen sıcaklık bu üç enerji bileşeninin toplamıdır. Bir nesnenin sıcaklığını ölçerken, yayılan enerji kalibre edilmiş termografi kamerası ile hassas bir şekilde ölçülebilir.
LWIR Görüntülemenin Avantajları ve Dezavantajları
Termal kameraların tespit edebildiği sıcaklık farkları bazen bir duvarın arkasındaki kirişler veya giysi altındaki nesneler gibi diğer malzemelerin ardındaki nesneleri ortaya çıkarabilir. LWIR kameralar, aysız gecelerde ve bulutlu havalarda iyi sonuçlar sağlarken, sıcak günlerde performansları yüksek atmosferik nemden etkilenmektedir.
Termal Bantlar Arası Karşılaştırma
Hedefin sıcaklığı arka plan sıcaklığına çok yakın olduğunda hedefin ayırt edilmesi zorlaşır. Bu durumda, termal kontrast önemli hale gelir. Termal kontrast MWIR’de daha yüksektir. Sıcaklık 300K olduğunda MWIR bandında termal kontrast %3,5-4 iken LWIR bandında %1,6dır. LWIR görüntülemede ise arka plan gürültüsü azdır ve MWIR bandına göre siste, kış pusunda ve tozda daha iyi performans gösterir. MWIR performansı güneş parlamaları nedeniyle bozulabilir, örneğin sudan yansıyan güneş, kıyı gözetimi durumunda hedefleri gizleyebilir. Her iki bant da sis ve yağmurdan olumsuz etkilenir, ancak LWIR bandı sis koşullarında MWIR’den daha iyi performans gösterir. LWIR bandı, duman veya aerosollerle görüntüleme için MWIR’den daha iyidir, bu nedenle LWIR genellikle yangınla mücadele uygulamaları için seçilen teknolojidir. LWIR’in kirli savaş alanında tepkisi daha iyidir, örneğin yanan varil gibi sıcak hedefler MWIR kamerayı hızla doyuma götürebilir.
LWIR Görüntüleme Kullanım Amaçları
LWIR görüntüleme uygulamaları genellikle iki kategoriye ayrılır. Saf görüntüleme uygulamaları ve Radyometrik uygulamalar. Doğru teknolojiyi seçmenin ve onu en iyi şekilde kullanmanın ilk adımı, çalışma koşullarını iyi belirlemek ve doğru dedektör tipini seçmektedir.
Dedektör Tipleri
İki temel LWIR dedektör türü vardır, soğutmalı ve soğutmasız dedektörler. Soğutmalı dedektörün avantajları, yüksek çözünürlük ve hassasiyet ile ortaya çıkan yüksek görüntü kalitesidir. Soğutmasız dedektörler ise daha uzun ömürlü ve daha kompakttır. Soğutmalı dedektörleri genellikle termal dedektörlerden daha hassas ve hızlıdır, ancak soğutulmaya ihtiyaç duyarlar. Termal dedektörlerin en çekici özelliklerinden biri, tüm dalga boylarına eşit yanıt vermesidir. Bu, geniş bir sıcaklık aralığında çalışması gereken bir sistemin kararlılığına katkıda bulunur.
Mikrobolometreler, ısı kaynaklarını tespit etmek için termal gözlükler, nişangahlar ve dürbünler gibi askeri yer operasyonlarında kullanılan ekipmanlar için özellikle uygundur. Endüstriyel ve güvenlik uygulamaları için sıcaklık izleme operasyonlarında da sıklıkla kullanılırlar. Bunlara ek olarak otomotiv endüstrisinde, gelişmiş sürücü destek sistemlerinde (ADAS) ve otonom araçlarının gündüz ve gece engelleri algılaması amacıyla kullanılan sistemlerinde aktif rol oynar.
Dedektör Performansı
Dedektörlerin performansını tanımlamak için kullanılan birçok farklı parametreden biri gürültüye eşdeğer sıcaklık farkı (NETD) değeridir ve dedektörün termal radyasyondaki çok küçük farkları ayırt etme yeteneğini tanımlar. Soğutmasız bir mikrobolometrenin tipik NETD’si 50 miliKelvin’in (mK) altındadır. Foton tabanlı dedektörlere sahip soğutmalı kameralar ise 20mK’den daha iyi NETD sağlarlar. Kameranın NETD’sini uygulamayla eşleştirmek uygulamaya daha yüksek sıcaklık hassasiyeti kazandırmak açısından önem taşır. NETD değeri, kameranın lensli, lenssiz veya spektral filtreli olarak kullanılmasından da etkilemektedir.
Problemler ve Çözümleri
Mikrobolometre tabanlı dedektörlerin kullanılmasındaki temel zorluk, sabit desen gürültüsüdür (FPN) ve bu etki çoğu durumda dedektörden gelen ham görüntünün gürültülü görünmesine neden olur. Piksel başına oluşan sinyal farkı çoğunlukla ofset tabanlı olduğundan, basit bir deklanşör kullanarak düzeltmek mümkündür. FPN düzeltmesi diğer adıyla NUC (nonuniformity correction) birçok farklı yöntem ile yapılabilir. Bunlar deklanşör kullanımı ve algoritma yöntemleridir.
Termal Görüntüleme Lensleri
Bir LWIR kamera seçerken, görüş alanını ve çözünürlüğün ne kadar olduğunu bilmek önemlidir. Minimum ayrıntılarda doğru ölçümler almak için uzamsal çözünürlük hesaplamaları yapmakta önem taşımaktadır. Termal kamera lenslerinin sensöre göre kalibre edilmesi gerekir. Bilinen cam türü lensler termal radyasyona karşı şeffaf olmadığından lensler germanyum ve çinko selenit gibi egzotik malzemelerden yapılır. Kızılötesi lensler ayrıca odak kaymasını önlemek için genellikle atermaldirler. Soğutmasız termal görüntüleyicilerin hassasiyetini artırmak için, ƒ/1.0 gibi son derece geniş diyafram açıklığına sahip lensler kullanarak görüntülerin kalitesini artırılabilir.
LWIR Kamera Seçimindeki Anahtar Parametreler
Dedektör çözünürlüğü ve piksel boyutu:
- NETD Değeri
- Lens Opsiyonları
- Güç tüketimi
- Boyutlar ve ağırlık
- Arayüzler
- Bütçe
Infiray ürünleri hakkında detaylı bilgi almak için bizimle iletişime geçebilirsiniz: info@imca.com.tr