中波热成像仪

随着红外热像仪在工作中的应用越来越普遍，越来越多的企业明白在工作项目中添加热成像传感器，可以发现很多肉眼看不到的东西。如果你正要将热像仪加入到目前的工作中去，以下这些事情一定要弄清楚！01红外热像仪的工作原理红外热像仪捕捉红外波段的能量（热量），并将这些能量通过数字或模拟视频图像输送出来。红外热像仪由镜头、热传感器、处理电子设备和机械外壳组成。镜头将红外能量聚焦到传感器（也称为探测器）上。探测器实际上是一组像元构成的，可以有多种像素配置，其中最常见探测器的分辨率是320x256和640x512像素。夜视图像与热图像对比可知：热成像完全不受可见光照的影响与可见光相机相比，红外热像仪的分辨率似乎较低，但这是有原因的。在红外热成像仪中，单个的探测器元件本身比在可见光相机中要大得多。可见相机的像素只有1-2μm，而红外热成像仪的探测器像元每个有12-17μm！这是因为热探测器需要感应波长比可见光大得多的能量，这就要求每个探测器像元都要大得多。因此，与相同机械尺寸的可见光相机相比，热像仪通常具有更低的分辨率（更少的像素）。当热能到达探测器后，读出的电子设备将其转换成信号，该信号既可以从热像仪中传出，也可以通过像FLIR Boson这样的热像仪直接进入系统芯片电路。这为FLIR热像仪提供了图像处理和分析等内置功能，而这些功能曾经需要集成商开发后端电子设备。02分辨率决定细节程度首先问问自己，你需要什么样的红外图片？你需要看多远？以及你需要在图像中呈现的细节程度。如果你只需要检测一个物体，一个像素就足够了。如果你需要识别物体（如人、动物或车辆），你需要更高的分辨率。甚至可能需要更多的像素来识别物体的细节(例如，如果它是一个武装的人，是狗而不是鹿，或卡车而不是汽车)。分辨率决定了热像仪可以检测到的细节红外热像仪的范围从成本较低的成像仪（比如FLIR ONE Pro）到用于救生任务的高性能红外热像仪。像Boson这样的FLIR红外热像仪有qVGA（320x256）分辨率和VGA（640x512）分辨率，视场角（FOV）从4°到92°不等。像有些低成本解决方案可以选择使用80x60和160x120这样的低分辨率热像仪。03热灵敏度数值越低，性能越好热像仪的灵敏度被指定为噪声等效温差（NETD）。NETD是一种信噪比指标，它告诉您产生与热像仪时间噪声相等的信号所需的温差，以及热像仪可以分辨的最小温差。对于需要检测细微温差和精细细节的应用，NETD较低非常重要。NETD通常以毫开尔文（mK）表示，数字越小表示性能越好。FLIR热像仪的灵敏度普遍低于50mK，处于行业良好水平（低成本制造商的热像仪可能会将NETD设置在测试环境温度50℃，而不是行业标准的测试环境温度30℃，从而隐藏其低灵敏度。）需要数值低的NETD来检测电路板上的细节04中波or长波红外热像仪热像仪通常只对两个波段之一敏感：3-5μm的中波红外（MWIR）或8-14μm的长波红外（LWIR）。尽管也有例外，但大多数MWIR热像仪需要使用车载低温冷却器将红外探测器冷却至约77开尔文，以便生成图像。制冷型热像仪比非制冷型热像仪更敏感，但冷却器增加了尺寸、重量、复杂性和成本，并且需要定期维护。像Lepton和Boson这样的非制冷型长波热像仪可以在环境温度下成像，因此它们比制冷型长波热像仪更小、更轻、更简单、成本更低。05辐射测量过程与标准热灵敏度、波长以及辐射测量都是我们必须要考虑的因素并不一定性能越好越适合更要考虑项目的侧重点

近日，VOCs及甲烷泄漏检测红外热成像仪（OGI）及探测器工程技术中心（以下简称“技术中心”）在嘉兴经济技术开发区科创标杆企业——浙江焜腾红外技术股份有限公司（以下简称“焜腾红外”）正式挂牌成立，技术中心揭牌仪式在嘉兴长三角高层次人才创新园隆重举行。该技术中心专门设在浙江焜腾红外技术股份有限公司企业内，利用焜腾红外的技术平台进行技术研发和创新，基于焜腾红外的核心芯片技术，探索新的有毒有害及温室气体排放监测的技术监测手段。同时，焜腾红外董事长詹健龙先生担任该技术中心主任。揭牌仪式上，中国石油化工技术装备专业委员会理事、专委会秘书长丁武先生与浙江焜腾红外技术股份有限公司董事长总经理詹健龙共同为技术中心揭牌。技术中心揭牌该技术中心设在焜腾红外具有深远的意义，焜腾红外将通过积极创新和实践，与各行业共同推进并提高我国的VOCs及甲烷泄漏探测技术在环保和工业领域HSE（健康、安全和环境）中的应用创新发展，并拓展VOCs及甲烷泄漏探测技术在电力、煤矿、天然气储运、农业等各个行业的应用，为全面提升新质生产力、为国家双碳战略作出贡献。下一步，焜腾红外将进一步勇于创新，大胆试点，联合产学研各个领域的专家学者一起合作、一起探讨并实践这一新技术在各行各业中的应用，用科学创新提升运营管理水平。焜腾红外董事长詹健龙发表主旨演讲揭牌仪式上，浙江焜腾红外技术股份有限公司董事长詹健龙先生为广大来宾献上了主题为【制冷红外热成像芯片技术在石油石化行业VOCs及甲烷泄漏监测中的应用】的精彩主旨演讲。特邀嘉宾中国工业环保促进会副秘书长兼化工委员会主任李小平先生、华东理工大学资源与环境工程学院党委书记修光利教授、中石化（大连）石油化工研究院有限公司环保所副所长陈中涛先生等专家学者也分别围绕“双碳”背景下VOCs污染防治新要求、挥发性有机物监管政策进展和监测检测技术发展、VOCs及异味无组织排放监控、预警与溯源等主题进行了精彩的发言。目前，焜腾红外自主研发和生产的制冷型中波、长波气体泄漏探测器可有效监测到一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烯、氨气、六氟化硫等400多种VOCs气体。焜腾红外自主研发生产的中波标准款（550 g）、小型款（350 g）、微型款（260 g）等不同规格的制冷红外气体泄漏探测器，波段在3.2-3.5 μm、4.2-4.4 μm、4.5-4.7 μm，像元间距为320*256（30 μm）640*512（15 μm），NETD≤15 mk@25℃；制冷型长波标准款及小型款红外热成像气体泄漏检测仪，波段在10.3-10.7 μm和7-10.7 μm，像元间距为320*256（30 μm）640*512（15 μm），NETD达25 mk@25℃；中波、长波气体泄漏探测器均采用高端制冷型高工作温度（HOT）二类超晶格（T2SL）红外探测器，以图像形式快速发现甲烷、一氧化氮、二氧化硫、乙烯、六氟化硫、氨气等气体的泄漏，适用于开放空间的泄漏检测，能远距离、大范围快速筛查电力、石化、化工生产储运装置的泄漏，并能精准定位泄漏或排放源头，极大提升泄漏检测的效率，具有视频录制、拍照和语音录制功能，便于监督执法现场取证。焜腾红外的气体泄漏检测热像仪、气云成像遥测仪、在线式VOCs红外气体泄漏可视化监测系统等系列产品均已上线，探测终端内采用高灵敏度高工作温度T2SL中波制冷红外焦平面探测器，通过有线网络可实时观测VOCs气体泄漏状态的双光图像，系统适用于工业领域VOCs气体泄漏的实时在线检测，例如炼油厂、海上油气开采平台、天然气存储运输场所、化工化工业、生物气体厂、发电站、农业等。焜腾红外的机载式VOCs气体泄漏可视化巡检系统，搭载了先进的自主量产制造的小型化高工作温度T2SL探测器，可对甲烷等400多种挥发性有机物VOCs的泄漏进行检测，快速实时捕捉到VOCs类气体的泄漏。红外热成像仪（OGI）及探测器在各行各业的广泛应用另据悉，7月31日国新办举行的新闻发布会上，财政部副部长王东伟表示：随着我国经济转向高质量发展阶段，亟需改革环境保护税，将挥发性有机物（VOCs）纳入征收范围。这一改革将进一步促进全社会、各行业对于VOCs污染防治的共同关注。焜腾红外紧跟国家政策导向和社会发展趋势，本次技术中心成立后，焜腾红外将充分用好这个技术平台，广泛联合产学研和应用领域各路专家学者，共同推进国产化有毒有害及温室气体排放监测手段和解决方案，进一步促进VOCs及甲烷泄漏检测红外热成像技术的研发、探讨与应用，提升红外热成像技术与探测器工程技术的研发生产能力与综合应用实力，为国家双碳战略助力，为各个行业的安全生产和生态环境保护事业做出不懈的贡献！焜腾红外是国内仅有的几家集生产与研发制冷型红外热成像芯片、探测器组件及激光芯片于一体的国家高新技术企业、国家级专精特新"小巨人"企业，始终坚持立足自主研发制冷型红外芯片技术,聚焦我国在红外芯片核心器件领域的"卡脖子"问题,突破核心关键技术,专注于红外热成像技术在VOCs工业废气治理领域的应用。为实现高端进口装备国产替代，振兴民族工业和能源行业绿色低碳发展作出了新的贡献。焜腾红外现已完全掌握高工作温度（HOT）制冷型二类超晶格（T2SL）光学气体成像红外探测器这一核心技术并真正实现量产。该技术通过了浙江科技评估和成果转化中心的科技成果鉴定：攻克了T2SL材料外延生长、器件结构设计、芯片制备工艺及探测器规模化工艺等方面“卡脖子”关键技术，在Ⅱ类超晶格材料结构的优化设计、器件制备、高真空封装处于国内领先水平，其中120K高温工作制冷探测器技术属国内首创，填补了国内空白。

2020 年，对于热成像和热传感市场而言，是不平凡的一年。2019 年到 2025 年，全球热成像市场规模将以 8%的年均复合增长率增长,到2025 年该市场价值可达约 75 亿美元 2020年，热探测器的市场价值将跃升23%，达到3.62 亿美元。在疫情爆发初期，部分企业的供应链遭受了短暂的冲击，不过其中大多数几乎立即就开始复工。2020年，皮肤升温(EST)市场迅猛爆发；至2020年第3季度，该市场的增长已然放缓，到2021年应该会恢复正常。当然，封锁措施、疫苗以及其他不确定性因素都可能会改变这一情况。但有一点确定无疑：当前的形势将在热成像市场中催生出一个相当可观的EST细分市场，且该市场在未来几年中都将保持增长。热探测器厂商大多为垂直整合模式，在内部自主生产像素和光学元件并完成封装。热成像仪供应链则更为复杂，且分散于全球各地。“COVID-19 疫情已经改变了我们的世界，而且这种改变还将在未来几年中继续”， 某国外调研机构的技术与市场分析师称：“发烧是新冠肺炎的主要症状之一，为了通过检测出发烧患者来达到阻断病毒传播的目的，迫切需要热探测和热成像系统，这使得这个市场蓬勃发展。随着人们对 COVID-19 的恐惧升级，各组织机构都在争相获取热成像仪，用以监测体温从而发现发烧的患者，体温升高(EBT)和皮肤升温（EST)市场因此出现了非可持续的激增。”这是一个传统上规模很小的市场，2002 年-2003 年间由于 SARS 流行而出现。此后该市场一直维持着极低的产品销量，只是在有其他流行病发生的那几年略略得到提振，如H1N1 流感、埃博拉和寨卡病毒等。然而当前的形势将在热成像市场中催生出一个规模可观的EST细分市场，且该市场在未来几年中都将保持增长。这可能是因为终端用户终于意识到热成像摄像系统在各种场景总体来说都能派上用场，如隔离患病的发热人群，从而减少交叉污染。由于第二波和第三波疫情接踵而至，又尚未有可用的疫苗，对这一应用市场的兴趣有可能会再次飙高。此外，热成像市场还包括其他的有趣应用领域，如监控、消防、个人视觉系统和无人机，这些都展现出良好的增长前景。在这些领域的带动下，市场总价值从2019 年至 2025 年将以 8%的年均复合增长率增长，截至 2025 年将接近 75 亿美元。目前EST领域的迅猛发展已经改变了热像仪制造商的竞争格局，至少在热成像方面是如此。2019 年引领该市场的都是美国和欧洲企业。但随着新冠疫情爆发，中国厂商已扭转局势，赶超了原有的市场领先企业，至少在出货量方面是如此。Yole调研报告显示，2020年全球红外热成像整机出货量，美国FLIR市场占有率35%，排名第一；中国的高德红外，市场占有率17%，排名第二，同时也是中国市场占有率的第一。2020年，中国热成像实力厂商市场占有率总和达44%，同比2019年提升了29%；中国的高德红外、海康威视、睿创微纳和大立科技均跻身全球前十。Yole预测：到2025年，中国红外热像仪在全球红外市场份额将达到64%。高德红外长期以来，欧美等国家的高端红外热成像传感器禁止出口到中国，高德红外通过自筹资金致力于红外探测器的自主研制与批产化。事实上，成立于 1999 年的高德红外如今已成为中国和全世界红外技术领域的领导者。2013年，率先在红外探测器芯片方面实现重大突破，打破了西方对我国技术封锁，破解了红外芯片“卡脖子”问题，实现了核心技术完全自主可控，也是国内少有的非制冷和制冷红外探测器齐头并进的厂家；2018年，高德红外重磅推出了自主研发的百万像素红外探测器（1280×1024@12μm碲镉汞中波制冷红外探测器），这是一项赶超欧美的中国技术，也是中国红外行业的重要里程碑。另外，在低成本、可大规模批产方向，其晶圆级封装探测器被大规模应用；2019年成功推出TIMO晶圆级微型红外模组，以低成本、低功耗、微型化、接口通用等特点，突破了传统应用的瓶颈，目前已得到大规模广泛应用；同年，推出了首款消费级手机配件产品——MobIR Air魔热手机热像仪等一系列消费级产品，率先打开了新兴领域市场应用的大门，为红外与IoT、智能家居、辅助驾驶、智能终端、消费电子、机器视觉等创新领域结合创造了可能。在批产方面，高德红外拥有国内最为全面的探测器生产线。目前已拥有三条完全自主可控的探测器批量化生产线：8英寸0.11微米批产型氧化钒(VOx)非制冷红外探测器、8英寸0.5微米的碲镉汞(MCT)制冷红外探测器和8英寸0.5微米的二类超晶格(T2SL)制冷红外探测器生产线。据行业媒体报道，高德红外目前的芯片产能可达上百万片/年。相比国内其他厂商，高德红外在红外产业链的延伸布局方面也遥遥领先，全程自控的全产业链带来的低成本和稳定供货优势已经成为该公司除了芯片技术以外的又一核心竞争力。海康威视海康威视是以视频为核心的智能物联网解决方案和大数据服务提供商，业务聚焦于综合安防、大数据服务和智慧业务，构建开放合作生态，为公共服务领域用户、企事业用户和中小企业用户提供服务，致力于构筑云边融合、物信融合、数智融合的智慧城市和数字化企业。2001年，海康威视公司成立；2010年，深交所挂牌上市；2016年推出全系列深度智能产品。公司全球员工超40000人（截止2019年12月31日），其中研发人员和技术服务人员超19000人，研发投入全年营业收入 9.51%（2019年），绝对数额占据业内前茅。海康威视以杭州为中心，建立辐射北京、上海、武汉以及加拿大蒙特利尔、英国伦敦的研发中心体系，并计划在西安、成都、重庆和石家庄进行研发投入。睿创微纳烟台睿创微纳是一家专业从事非制冷红外热成像与MEMS传感技术开发的集成电路芯片企业，致力于专用集成电路、MEMS传感器及红外成像产品的设计与制造。睿创微纳在探测器、机芯、整机上均取得了不俗的销量，非制冷红外探测器从35/25/20微米发展到17/14/12/10微米。睿创微纳与高德红外均掌握了红外成像系统的关键元件——红外MEMS芯片核心技术。然而，睿创微纳尚不具备芯片制造能力，在晶圆加工环节还需要委外加工，因此造成了成本上的劣势。睿创微纳在非制冷红外整机及系统应用步伐较慢，产品布局存在一定短板。大立科技大立科技是行业内首家上市公司，前身为浙江省测试技术研究所，主营非晶硅红外探测器芯片，红外热成像系统、智能巡检机器人、惯性导航光电产品研制的高新技术企业。公司独立承担核高基项目获科技部批准，即将形成完整非制冷红外焦平面探测器生产过程产业化。同时，大立科技拥有国内唯一的非晶硅非制冷红外探测器生产线。那么接下来的几年可能发生什么呢？无论是在内部市场需求上，还是在技术发展方面，当前的形势无疑都巩固了中国的热成像产业和生态系统。中国企业迅速解决了国内对热成像系统的巨大需求。而且随着疫情向西方国家蔓延，这些公司也从中获益。但由于隐私方面的考虑，西方国家在热像仪的大规模应用方面较为迟缓。Yole 的市场调研主管 Eric Mounier 博士表示：“总体上，热成像仪生产线不像IC生产线那样会以 90%以上的产能运转。因此，对于一些公司来说，除了耗材和可能的劳动力增加之外，并没有特别需要投资的理由。但对于一些中国公司来说，扩大生产很可能得到了政府支持。 此外，这种情况可能会推动中国企业为了未来的增长而寻求投资，从而在今后快速发展市场。”与此同时，中国制造商所拥有的巨大产能有可能被闲置。在可能出现产能限制的领域，我们可能会目睹重大战略变革：• 回归传统热成像和监控这样的应用。比如，那些在传统上采用非热感应技术的监控领域已拥有强大销售渠道的公司可以借此推进热成像技术。这有可能会导致一场价格大战。• 发现新的增长动力，比如来自尚未开发的大规模市场中的动力。其中包括智能手机和智能家居等消费类应用，以及智能建筑等工业应用。在当今这个超级互联的智能世界，趁着 5G 和 AI这样的大趋势，它们可以进入物联网领域。未来还存在许多不确定性。但有一点肯定的：热成像产业将迎来激动人心的篇章。