制冷型与非制冷型光学气体成像仪
在光学气体成像 (OGI) 领域，有两种主要类型的气体检测摄像机：制冷型与非制冷型。每种摄像机均具有红外探测技术，有特定的优点和局限性，在选择摄像机时了解这些优点和局限性很重要。继续阅读，了解 OGI 摄像机的工作原理，以及它们适合的应用。
非制冷型光学气体成像仪如何工作？
几乎每个物体都会发出红外线辐射，即使是那些看起来很冷的物体。非制冷型气体探测摄像机使用微测辐射热计探测器，这是一种热量传感器，在加热或冷却时电阻会发生变化，以测量和显示辐射。其工作原理如下：
摄像机的镜头将红外辐射聚焦到探测器元件上。每个探测器元件负责在最终视觉图像中产生一个像素。换言之，摄像机的分辨率会告诉您它有多少个探测器元件。
当辐射撞击探测器元件时，它们会变热，并且它们各自的电阻会发生变化。每个元件的电阻变化都经过测量，转换为数字计数，通过温度校准，分配颜色或灰度值，并在可视图像中显示为像素。
制冷型热成像仪如何工作？
制冷型摄像机的工作原理是收集穿过光学器件的红外能量光子。这些光子转化成电子并储存在积分电容器中。在称为积分时间的特定时间段后，电荷被读出为数字计数，分配颜色或灰度值，并显示为可见图像。
制冷型摄像机的关键元件是低温冷却器，它与传感器集成，以便将温度降至低温（大约 77K 或 -196°C）。传感器温度的降低通过将噪声降低到低于被成像场景信号的水平，大大提高了摄像机的灵敏度。
它们各自的优势是什么？
非制冷型摄像机更易于制造和维护，而制冷型摄像机则更灵敏和更昂贵。提高灵敏度和图像质量是某些应用的重要因素，尤其是光学气体成像。
用制冷型热像仪拍摄的墙上手印图像，并在两分钟后再次拍摄。
用非制冷型热像仪拍摄的墙上手印图像，并在两分钟后再次拍摄。
制冷型摄像机的低温制冷型器会消耗大量功率，最终会磨损并需要在运行约 10,000-13,000 小时后更换。非制冷型摄像机不需要相同程度的维护，功耗更低，成本也低于制冷型摄像机。
虽然它们的价格可能较高，但制冷型摄像机具有相当大的优势。制冷型摄像机具有更高的帧速率，可以与其他测量设备同步，并且足够灵敏，可以发现制冷型摄像机无法发现的细节并进行测量。
为什么大多数光学气体成像摄像机都配有制冷型探测器？
许多肉眼不可见的气体可以通过光学气体成像进行可视化。
历史上，OGI 摄像机采用制冷型红外探测器设计，可提供可视化气体所需的灵敏度。新技术创新使非制冷型 OGI 摄像机（如 FLIR GF77）的制造成本大大降低。由于设计简单且不需要冷却器，它们的维护成本也更低，使其更适合需要连续全天候运行的应用。
然而，非制冷型 OGI 摄像机仅限于检测一种或少量气体，而制冷型 OGI 摄像机更灵敏，能够检测更广泛的不同气体泄漏。
我的应用需要哪种摄像机？
与非制冷型摄像机相比，制冷型摄像机提供更高的灵敏度、更好的图像质量和更高的帧率。这使它们成为检测小量或低浓度气体泄漏的明智选择，尤其是远距离检测，以及用于满足泄漏检测的环境法规。此外，多款 FLIR 制冷型 OGI 摄像机兼容可量化气体泄漏的技术（参见 FLIR QL320）。然而，低温冷却器增加了重量、功耗，并且成本大幅增加。
如果应用仅需要检测较大的泄漏，则 FLIR GF77 等非制冷型摄像机是更轻、更灵活、更便宜的选择，并且仍然可以提供出色的结果。该摄像机针对温度进行了校准，因此具有双重功能，可用于电气和机械系统的气体检测和状态监测。与具有针对特定气体的内部过滤器的制冷型摄像机不同，GF77 的可互换镜头采用了气体过滤技术，使得这款摄像机可用于检测甲烷、六氟化硫、氨、乙烯等。
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