Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Detektory podczerwieni a możliwości diagnozowania urządzeń i instalacji elektrycznych przy zastosowaniu kamer termowizyjnych

mgr inż. Karol Kuczyński  |  elektro.info 11/2012  |  27.11.2012  |  5
Matryca składająca się z 4 detektorów podczerwieni o rozdzielczości 2048x2048 pikseli systemu HAWK-I (High Acuity Wide field K-band Imager) zainstalowana w Yepun, czwartej jednostce teleskopu VLT (Very Large Telescope) znajdującego się na pustyni Atakama
Matryca składająca się z 4 detektorów podczerwieni o rozdzielczości 2048x2048 pikseli systemu HAWK-I (High Acuity Wide field K-band Imager) zainstalowana w Yepun, czwartej jednostce teleskopu VLT (Very Large Telescope) znajdującego się na pustyni Atakama
ESO
Ciąg dalszy artykułu...

W detektorach fotonowych pochłanianie promieniowania termicznego jest rezultatem kwantowych oddziaływań fotonów z elektronami. Detektory te reagują nie tyle na energię padającego promieniowania, co na strumień fotonów. W odróżnieniu od detektorów termicznych, ich czułość zależy od długości fali padającego promieniowania. Charakteryzują się one także krótszymi czasami odpowiedzi. Wszystkie fotonowe detektory wykonuje się z półprzewodników, w których absorpcja fotonu powoduje uwolnienie lub przesunięcie nośnika ładunku. Ich opracowanie stało się możliwe dzięki prawom fizyki kwantowej.

Ponieważ energia fotonu (kwant energii) jest odwrotnie proporcjonalna do przyporządkowanej mu długości fali, to zakres widmowy detektorów fotonowych zależy od szerokości przerwy energetycznej półprzewodnika i jest tym szerszy, im ta szerokość jest mniejsza. Jednak mniejsza przerwa sprzyja większej liczbie nośników ładunku generowanych termicznie, co podnosi poziom szumu, a więc pogarsza detekcyjność przetwornika. Dlatego detektory fotonowe wymagają chłodzenia. Chłodzenie zwiększa przerwę energetyczną, a tym samym zmniejsza krytyczną długość fali. Rozróżnia się trzy typy detektorów fotonowych: detektory fotoprzewodzące (fotorezystory), fotowoltaiczne i detektory na studniach kwantowych [4].

Absorpcja fotonu powoduje przesunięcie elektronu z pasma podstawowego do pasma przewodnictwa, powodując spadek oporności detektora i w konsekwencji zmianę natężenia prądu elektrycznego w jego obwodzie. Detektory fotoprzewodzące nazywane są bolometrami, ponieważ, podobnie jak w niektórych detektorach termicznych, wielkością zależną od temperatury jest oporność elektryczna aktywnego elementu detektora. W detektorach fotowoltaicznych wygenerowane, w wyniku absorpcji fotonu, nośniki ładunku zwiększają różnicę potencjałów na złączu p-n, tworząc na wyjściu detektora, sygnał napięciowy. Najważniejszymi materiałami do konstrukcji fotonowych detektorów podczerwieni są: antymonek indu – InSb, o zakresie widmowym od około 2 do 5,5 mm oraz telurek kadmowo-rtęciowy – HgCdTe o zakresie do 20 mm.

Do oddzielnej grupy detektorów fotonowych zaliczają się tzw. detektory na studniach kwantowych, QWIP (od ang. Quantum Well Infrared Photodetector), czyli detektory wykonane z półprzewodników zawierających studnie kwantowe. Studnia kwantowa jest to cienka warstwa materiału, wewnątrz której energia potencjalna nośników ładunku jest niższa niż poza warstwą. Ruch elektronów w kierunku prostopadłym do warstwy jest więc skwantowany. Zaawansowana technologia domieszkowania półprzewodników umożliwia uzyskiwanie studni kwantowych zawierających tylko dwa poziomy energetyczne: poziom podstawowy i poziom przewodnictwa. Absorpcja fotonu sprawia, że elektron z poziomu podstawowego przeskakuje na poziom przewodnictwa, by następnie, w wyniku przyłożonego zewnętrznego napięcia, wygenerować sygnał w postaci zmiany natężenia prądu w obwodzie detektora.

Ponadto, różnicę energii między poziomem podstawowym i poziomem przewodnictwa można dopasować do konkretnej energii fotonu. Wytwarzając strukturę szeregu studni kwantowych o odpowiednich różnicach pomiędzy wspomnianymi poziomami energetycznymi mamy możliwość skonstruowania detektorów podczerwieni, czułych w stosunkowo szerokim paśmie długości fali od 3 do 25 mm. W praktyce pasmo to pokrywa nie jeden, ale kilka detektorów QWIP. Są to obecnie najczulsze detektory o temperaturowej zdolności rozdzielczej wynoszącej (20–40) mK, które znalazły stosowane w badaniach naukowych. W nowoczesnych kamerach termograficznych znalazły zastosowanie chłodziarki termoelektryczne zamiast dotychczas stosowanego ciekłego azotu. Dzięki czemu użytkownik może nie zdawać sobie sprawy z problemu chłodzenia [4].

bierna termografia podczerwieni

Wykrycie nadmiernie nagrzanych obszarów w urządzeniach rozdzielni energii elektrycznej może wskazywać na nieprawidłowy montaż elementów lub ich uszkodzenie (fot. 2). Trzeba jednak zdawać sobie sprawę z tego, że na podstawie obrazu termicznego badanego fragmentu rozdzielni łatwo jest wyciągnąć także błędne wnioski, jeśli nie zostanie uwzględniony fakt, iż moc emitowanego promieniowania przez daną powierzchnię zależy nie tylko od temperatury, ale także od innych składników emisyjności [3].
Przeczytaj następną stronę tego artykułu» Niekiedy pojawiają się trudności w przyporządkowaniu gorących punktów, widocznych na obrazie termicznym...

Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 11/2012

Komentarze

(2)
Kriasu | 18.08.2019, 22:25
Jak szybko uzysuję się pomiar przy użyciu takich matryc?
Rer | 19.08.2019, 17:58
W zależności od produktu ale raczej są to pomiary w czasie rzeczywistym
   1 / 1   

Wybrane dla Ciebie


Zapisz się do Ligi Specjalistów i zdobywaj nagrody!

Liga Specjalistów 2.0

Jesteś profesjonalistą z branży elektrycznej lub teletechnicznej?
Jesteś uczniem lub studentem kierunku technicznego?
czytam dalej »

 


Kompleksowe inspekcje termowizyjne - gdzie szukać pomocy? »

Termowizja inspekcja

Przez ostatnie stulecie zbudowano wiele urządzeń pomiarowych w zakresie podczerwieni, ale największe możliwości i popularność zyskały rozwiązania... czytam dalej »

 


Jaki silnik elektryczny wybrać? »

silnik elektryczny

W działaniu wielu maszyn i urządzeń technicznych wymagany jest ruch postępowy lub postępowo-zwrotny. Zazwyczaj ruch ten wytwarzają (...) czytam więcej »

 


Łączniki elektroinstalacyjne - rodzaje i sposób działania?

Oświetlenie zewnętrzne LED - dobór i zastosowanie»

Ranki łączniki gniazdka oswietlenie zewnętrzen LED
W każdej standardowej instalacji elektrycznej w budynku występują gniazda wtyczkowe oraz łączniki. Ich budowa oraz sposób zamocowania zależą od miejsca zainstalowania oraz metody wykonania (...) czytam więcej » Wymiana opraw oświetlenia zewnętrznego ze źródłami LED przynosi przede wszystkim poprawę efektywności energetycznej oświetlenia ulicznego. Oświetlenie LED posiada również (...) czytam dalej »

 


Przyrządy kontrolne i pomiarowe - zobacz niezawodne rozwiązania»

narzedzia pomiarowe dla elektryka Miernik napięcia, ciągłości i kolejności faz są zaprojekotwane do testowania napięcia, fazy, polaryzacji, kolejności faz i półprzewodników. Cyfrowy multimetr oraz cyfrowy miernik cęgowy oferują idealne rozwiązania dla wszystkich wymagań i możliwych zastosowań. Mierniki wykorzystują standardowe (...) czytam dalej »


Zobacz jakie oprawy zaprezentowano na Energetab 2019  »

Wiele nowych produktów od najlepszych w branży marek »

Samochody elektryczne i  mobilne stacje elektronika
Oświetlenie awaryjne ma zapewnić bezpieczne opuszczenie zajmowanych przestrzeni podczas awarii zasilania opraw oświetlenia podstawowego. Niejednokrotnie zanik oświetlenia podstawowego nie jest spowodowany zwykłą awarią zasilania czy wyłączeniem(...) czytam więcej » Poznaj pierwszy w branży przewodnik elektroniczny po złączach. Internetowe narzędzie referencyjne ułatwiające dobór złączy. (...) chcę zobaczyć »

 


Odpowiednie oświetlenie - prawidłowy dobór oświetlenia w projekcie »

projekt oświetlenia Są takie miejsca w domu, o których nie myśli się w pierwszej kolejności. Zostawia się je na później, dopiero wtedy, gdy zadba się o ważniejsze pomieszczenia. Tak jest często (...) czytam dalej »

 


Jak zapewnić bezprzerwowe zasilanie gwarantowane? »

Kolektor słoneczny – urządzenie do konwersji energii promieniowania słonecznego na ciepło »

zasilanie gwarantowane panele słoneczne
Co rusz znaczenie tego problemu uświadamiają nam przechodzące nad naszym krajem orkany i wichury oraz widmo blackoutu, wynikające z pojawiającego się latem ogromnego zapotrzebowania na ... czytam więcej » Udział energii słonecznej w Polsce jest bardzo niski i według urzędu statystycznego, pozyskanie energii z promieniowania słonecznego w porównaniu do innych źródeł odnawialnych w 2017 roku wyniósł niecałe 1%.... czytam dalej »

Szafy energetyczne, sterowniczne, rozdzielcze - dlaczego nie wiesz co wybrać? »

szafy rozdzielcze i sterownicze Zgrupowanie urządzeń elektroenergetycznych wraz z szynami zbiorczymi, połączeniami elektrycznymi, elementami izolacyjnymi i osłonami, służący do rozdziału energii elektrycznej i łączenia oraz ... czytam dalej »


Bezprzewodowa automatyka domowa - i możesz sterować wszystkim w domu »

Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami !

Automatyka domowa - sterowaniem ze smatfona Projektowanie listew - oprogramowanie
Nowoczesny smartdom powinien być gotów na każde życzenie. Dlatego rozwiązania bezprzewodowej automatyki domowej dają Ci zdalną kontrolę nad funkcjami Twojego domu - oświetleniem, roletami, ogrzewaniem ... czytam więcej » Intuicyjne oprogramowanie do projektowania listew ze złączkami oraz profesjonalnego opisywania oznaczników do złączek szynowych, przewodów, kabli, urządzeń i instalacji. Oprogramowanie dostępne jest bezpłatnie na stronie www ... chcę poznać »

Małe, średnie i duże systemy sterowania »

Sterowniki plc Jeszcze kilka lat temu sterowniki PLC „tylko” wspierały pracowników przy wykonywaniu monotonnych zadań i zwiększaniu szybkości produkcji. Aktualnie każda produkcja ... czytam dalej »


Złącza silnoprądowe - czy silikon sobie poradzi?

Złącza silnopradowe Czy możemy zastosować elastyczne przewody silikonowe i czy są one odporne na uszkodzenie i wysokie temperatury? Przykładowo dla przekroju kabla 240 mm2 ... chcę obejrzeć »


Może Cię to zainteresuje ▼

Wyświetlacz cyfrowy - jaki wybrać?

Technologie robotyczne zgodne z koncepcją Industry 4.0 » »

wyświetlacze cyfrowe robotyka i automatyka
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Nowoczesne urządzenia mechaniczne nic nie znaczyłyby bez ukrytej w nich elektroniki, dizęki której ... czytam dalej »


Odczyty cyfrowe - przyrządy przeznaczone do wyświetlania położenia »

czytniki cyfrowe Współpracują z przetwornikami przemieszczeń liniowych (liniały) i kątowych (enkodery). Wykonywane są w różnych wersjach dostosowanych do (...) czytam dalej »


1-fazowe liczniki energii elektrycznej - widziałeś to?!

Inteligentny system dystrybucji mocy »

Liczniki energii jakie wybrać moc
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » Uniwersalne zastosowanie, w pojedynczych szafach sterowniczych, jak też w kompletnych systemach... czytam dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
10/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 10/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Projekt zasilania pompowni pożarowej
  • - Przekładniki niekonwencjonalne wykorzystywane w automatyce elektroenergetycznej
Zobacz szczegóły
COMEX S.A. COMEX S.A.
O firmie COMEX S.A. od początku swojej działalności, tj. od 1987 zajmuje się kompleksową obsługą klientów w zakresie zasilania...

Ciekawe strony

Elektryk na Fixly.pl

EPS System - agregaty prądotwórcze

Producent oświetlenia

Ciekawa Architektura

Instalacje

Literatura fachowa

Rekuperacja

Termomodernizacja

Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl