Sự khác nhau giữa camera nhiệt hồng ngoại và camera hồng ngoại ban đêm là gì?

Có một số câu trả lời tuyệt vời khác ở đây, nhưng tôi nghĩ rằng một câu trả lời tập trung vào những khó khăn khi chế tạo máy ảnh chụp ảnh nhiệt trái ngược với máy ảnh nhìn đêm IR giá rẻ sẽ rất thú vị:

Camera nhiệt sử dụng bức xạ từ vùng hồng ngoại xa của quang phổ, trong khi camera nhìn đêm IR sử dụng ánh sáng từ dải tần số cao hơn gần khu vực hồng ngoại. Cả hai đều có vẻ giống như các biến thể nhỏ của sóng hồng ngoại đối với không phổ biến nhưng sự khác biệt về dải quang phổ rất khác nhau: phạm vi bước sóng của tia hồng ngoại gần là 0,75 ừm Mỗi phạm vi trong số đó bao gồm khoảng một quãng tám, nhưng chúng cách nhau hơn 2 quãng tám. Ngược lại, phạm vi hồng ngoại gần và phạm vi ánh sáng khả kiến ​​nằm ngay cạnh nhau. Do đó, phạm vi IR gần có nhiều ánh sáng nhìn thấy hơn so với phạm vi máy ảnh nhiệt. (Tôi biết, bát đĩa tám bát thường là một thuật ngữ âm nhạc, nhưng trong trường hợp này có nghĩa là mức cao của một phạm vi cao gấp đôi mức thấp.)

Camera nhiệt máy ảnh hồng ngoại Testo 882
Camera nhiệt máy ảnh hồng ngoại Testo 882

Từ quan điểm kỹ thuật, các dải tần số này rất khác nhau: Ví dụ, người ta có thể sử dụng kính cũ thông thường và cảm biến silicon cũ thông thường trong một camera hồng ngoại gần. (Trên thực tế, các máy ảnh giá rẻ cho ánh sáng khả kiến ​​mặc định thậm chí còn nhạy hơn với bức xạ hồng ngoại gần. Tất cả những gì bạn phải làm để biến một camera như vậy thành camera nhiet hồng ngoại gần là đặt một bộ lọc thích hợp trước ống kính.) Nhưng kính là chủ yếu là mờ đối với các tần số hình ảnh nhiệt và các cảm biến silicon không phản ứng với các photon của năng lượng đó. Các quang học trong máy ảnh chụp ảnh nhiệt cần phải là gương hoặc nếu sử dụng các thành phần khúc xạ, các tinh thể kỳ lạ như của kẽm selenide, gecmani, hoặc thậm chí là iodua. (Về cơ bản, tất cả các nguyên tử phải nặng nên tần số dao động liên kết hóa học của chúng thấp hơn dải nhiệt.)

Camera nhiệt máy chụp ảnh nhiệt Testo 875-2i
Camera nhiệt máy chụp ảnh nhiệt Testo 875-2i

Các cảm biến cho dải tần số này cũng khó đi. Nếu bạn muốn phản ứng nhanh, bạn có thể sử dụng cảm biến cadmium Telluride thủy ngân (gee, mọi yếu tố độc hại) phản ứng với các photon trong phạm vi IR xa với tín hiệu điện, nhưng nó phải được làm mát bằng nitơ lỏng, một vấn đề đối với một số hộ gia đình. Có những cảm biến hoạt động ở nhiệt độ phòng bằng cách đo nhiệt lượng do các photon hồng ngoại chạm vào cảm biến, nhưng đó không phải là rất nhiều nhiệt và do đó phản ứng của chúng rất chậm.

Do đó, như một số poster khác cho biết, máy ảnh chụp ảnh nhiệt rất đắt tiền. Nhưng bạn có thể làm một cái với giá rẻ: Tôi thấy một người hướng dẫn nơi ai đó gắn nhiệt kế hồng ngoại trên một giàn máy tính điều khiển nhỏ, lần lượt trên một chiếc xe đồ chơi điều khiển máy tính. Anh ta đã cho máy tính chỉ vào nhiệt kế hồng ngoại ở tất cả các ô vuông 1 inch x 1 inch trên tường để có được hình ảnh nhiệt thô, để xem nơi nhiệt thoát ra (hoặc rò rỉ lạnh).

Camera nhiệt - Máy chụp ảnh nhiệt Fluke Ti400
Camera nhiệt – Máy chụp ảnh nhiệt Fluke Ti400

Câu trả lời ngắn nhất sẽ là “giá”. Máy ảnh kỹ thuật số thông thường với bất kỳ giá cả hoặc chất lượng, có cảm biến rất nhạy cảm với ánh sáng hồng ngoại gần với ánh sáng đỏ có thể nhìn thấy. Ánh sáng này được gọi là “gần hồng ngoại” có nghĩa là gần với ánh sáng khả kiến. Ống kính máy ảnh thông thường sẽ tập trung ánh sáng NIR (gần hồng ngoại) và tạo ra hình ảnh. Để sử dụng máy ảnh kỹ thuật số thông thường để chụp ảnh hồng ngoại, hãy đặt một bộ lọc trước ống kính chặn ánh sáng nhìn thấy nhưng để ánh sáng hồng ngoại xuyên qua, đặt máy ảnh của bạn lên chân máy và để ảnh trong khoảng 30 giây.

Và bạn sẽ có một bức ảnh hồng ngoại. Lý do bạn phải sử dụng phơi sáng lâu là vì cảm biến máy ảnh của bạn rất nhạy với ánh sáng hồng ngoại gần đến mức nhà sản xuất đã đặt bộ lọc chặn IR trước cảm biến. Có những công ty bạn có thể tìm thấy trên internet sẽ loại bỏ bộ lọc chặn IR của máy ảnh của bạn và thay thế nó bằng bộ lọc chặn ánh sáng có thể nhìn thấy và bạn có một camera hồng ngoại. Điểm mấu chốt ở đây là một bộ lọc nhỏ là tất cả giữ cho bất kỳ máy ảnh kỹ thuật số nào không phải là máy ảnh hồng ngoại.

Ảnh được chụp từ camera nhiệt Fluke Ti400
Ảnh được chụp từ camera nhiệt Fluke Ti400

Ánh sáng hồng ngoại cách xa ánh sáng đỏ hơn và do đó được gọi là “hồng ngoại xa” được sử dụng để chụp ảnh nhiệt (TI trái ngược với IR) hình ảnh FIR (hồng ngoại xa) được tạo bởi các vật thể ấm hơn các vật thể khác được hiển thị sáng hơn hơn những đối tượng mát mẻ. Các ống kính máy ảnh thông thường của bạn sẽ không lấy nét hoặc tạo hình ảnh với FIR các ống kính sẽ xuất hiện màu đen với ánh sáng nhìn thấy và rất tốn kém để thực hiện. Cảm biến máy ảnh kỹ thuật số của bạn không nhạy cảm với FIR và cần một cảm biến đắt tiền hơn. Một lần nữa, điểm mấu chốt, TI yêu cầu một máy ảnh khác nhiều so với NIR và không nhiều như được tạo ra và các bộ phận đắt hơn chúng tôi quay lại dòng mở đầu của tôi, sự khác biệt là “giá”.

Camera IR thực có thể phát hiện nhiệt hoặc phát xạ tự nhiên của cơ thể hoặc vật thể, miễn là nó nóng hơn 0 tuyệt đối trên thang Kelvin – về cơ bản là mọi thứ trong thế giới của chúng ta như chúng ta biết. Có một loạt các camera hồng ngoại đáng kinh ngạc với nhiều khả năng khác nhau; các mảng máy dò không được làm mát và được làm mát (độ nhạy của máy dò có thể được mô tả bằng millikelvin và đo chênh lệch nhiệt độ rất nhỏ trong cảnh), băng thông rộng so với dải phổ hẹp (để đo phát xạ là một hàm của bước sóng), tốc độ chụp ảnh (tốc độ khung hình; nghĩ rằng hình ảnh tốc độ cao), và nhiều hơn nữa. Giá dao động thường từ 10k đến 250k usd.

Camera nhiệt hồng ngoại Fluke TiX 640
Camera nhiệt hồng ngoại Fluke TiX 640

Sản phẩm CCTV IR của CCTV có khả năng là một mánh lới quảng cáo (tôi chưa từng sử dụng) và tôi tưởng tượng nó sử dụng nguồn sáng NIR (gần hồng ngoại ~ 950nm wavenlengths), làm cho nó trở thành cảm biến hoạt động (giới hạn phạm vi phát hiện) và ở mức 20 đô la điểm giá các yếu tố phát hiện phải là rác tuyệt đối. Tôi hy vọng tín hiệu nhiễu là rác nguyên chất. Đây có thể là một giao dịch thú vị để thảo luận với bạn bè trong hang động người đàn ông của bạn, nhưng nếu bạn quan tâm đến nghiên cứu nhiệt hoặc cần thiết bị phát hiện hồng ngoại thực tế với vật thật.

Camera nhiệt Fluke VT02
Fluke VT02 Visual IR Thermometer
Máy ảnh nhiệt rất nhạy cảm với tia hồng ngoại trong vùng xung quanh bước sóng 10um, chẳng hạn như bức xạ của vật đen phát ra từ các vật thể ấm (0-400C, không phát sáng màu đỏ)
Chúng sử dụng máy dò đặc biệt (microbolometer).
Máy ảnh thông thường rất nhạy cảm với hồng ngoại trong khu vực khoảng 1um, chẳng hạn như được phát ra bởi một điều khiển từ xa. Hệ thống an ninh sử dụng đèn chiếu sáng hồng ngoại để chụp ảnh trong bóng tối. Nhưng mọi người thường không sử dụng thuật ngữ “hình ảnh hồng ngoại” cho điều đó, mặc dù vậy.