熱赤外線センサーは現代の生活に欠かせないものになっています。これらは、医療機器、スマート ホーム、産業用監視、セキュリティ システム、赤外線カメラなどで広く使用されています。可視光センサーとは異なり、熱赤外線センサーは物体から発せられる赤外線を検出し、温度変化に基づいて電気信号に変換します。
現在、最も一般的な熱型赤外線センサー技術は、サーモパイル赤外線センサー、焦電型赤外線センサー、マイクロボロメーターの 3 つの主要なカテゴリに分類できます。各テクノロジーは異なる原理で動作し、異なるアプリケーション向けに設計されています。これらのセンサーの種類を理解することは、エンジニア、メーカー、エンド ユーザーがニーズに合った適切な赤外線ソリューションを選択するのに役立ちます。
1.熱型赤外線センサーとは何ですか?
熱赤外線センサーは、物体から放射される赤外線エネルギーを検出し、それを測定可能な電気信号に変換します。絶対零度を超えるすべての物体は赤外線を放射するため、熱センサーは直接接触することなく温度を測定したり、人や物体の存在を検出したりできます。
光子検出器とは異なり、熱赤外線センサーは熱による材料特性の変化に反応します。これにより、多くの場合、システムの複雑さとコストが削減されながら、幅広いアプリケーションに適したものになります。
2.サーモパイル型赤外線センサーと焦電型赤外線センサー
サーモパイル センサーは、最も広く使用されている熱赤外線センサーの 1 つです。動作原理は比較的単純です。赤外線が感知領域を加熱すると、温度差が生じ、電気出力信号が生成されます。
サーモパイル センサーは物理的接触なしで温度を直接測定できるため、消費者製品や医療製品で一般的に使用されています。耳式体温計、額式体温計、非接触温度測定装置、および電気器具は、多くの場合、サーモパイル技術に依存しています。構造が簡単、消費電力が低い、安定性が良い、コストが比較的低いなどの利点があります。ただし、これらは通常、熱画像ではなく温度測定に使用されます。
焦電型赤外線センサーは、焦電効果に基づいて動作します。特定の材料は、温度が変化すると電荷を生成します。焦電センサーの重要な特性の 1 つは、変化する赤外線信号にのみ反応することです。動きに対しては非常に敏感ですが、温度が一定の静止物体を効果的に検出することはできません。そのため、動き検出アプリケーションに最適です。赤外線モーション センサー、自動照明システム、スマート蛇口、セキュリティ アラーム、および占有検知システムでは、焦電型赤外線センサーが一般的に使用されています。
3.マイクロボロメーター: 熱画像カメラの中核
マイクロボロメーターは、イメージング用途に最も先進的で広く使用されている熱赤外線センシング技術です。サーモパイルや焦電センサーとは異なり、マイクロボロメーターは、単純な温度や動きの信号ではなく、完全な熱画像を生成できます。
マイクロボロメーターは、赤外線を吸収する温度に敏感な材料で構成されています。材料が加熱されると、電気抵抗が変化します。検出器はこれらの抵抗変化を測定して画像データに変換し、現場の視覚的な温度マップを作成します。この機能により、熱画像カメラは数千のピクセルにわたる温度差を同時に検出できるため、マイクロボロメータが熱画像システムにとって好ましい選択肢となります。
アプリケーションには、産業検査、予知保全、消防、周囲のセキュリティ、自動車のビジョン、医療検査、ドローン搭載サーマルカメラなどがあります。
4.VOx 対アモルファスシリコンマイクロボロメーター
最新のマイクロボロメーターは通常、酸化バナジウム (VOx) またはアモルファス シリコン (a-Si) の 2 つのセンシング材料のいずれかを使用します。アモルファスシリコンは、標準的な半導体プロセスとの製造互換性が高く、さまざまな熱画像製品に採用されています。ただし、一般に VOx テクノロジーはより成熟しており、高性能赤外線イメージング システムに広く導入されていると考えられています。 VOx マイクロボロメーターは、高感度、優れた画質、安定した性能で知られています。これらの利点により、VOx は世界の非冷却赤外線検出器市場において主要な技術の 1 つとなりました。赤外線画像の用途が拡大し続ける中、VOx ベースの検出器はプロ用および商用の赤外線カメラで依然として人気のある選択肢です。
5.適切な熱赤外線センサーの選択
最適な熱赤外線センサーはアプリケーションの要件によって異なります。サーモパイル センサーは、非接触温度測定に最適です。焦電センサーは、動作検出と占有感知に優れています。マイクロボロメーターは、熱画像や詳細な温度マッピングが必要な場合に最適なソリューションです。
最新の赤外線画像システムでは、VOx マイクロボロメーターがその高感度、成熟した技術、優れた画像性能のおかげで市場をリードし続けています。
結論
熱赤外線センサーは、多くの日常および産業用途で重要な役割を果たします。サーモパイル センサーは正確な温度測定を提供し、焦電センサーは信頼性の高い動き検出を可能にし、マイクロボロメーターは熱画像処理を可能にします。
赤外線技術が進歩し続けるにつれて、VOx ベースの非冷却赤外線検出器は、消費者、産業、医療、およびセキュリティ市場全体で熱画像の幅広い採用を促進するのに役立っています。これらの革新により、熱検知はこれまで以上に強力で、より手頃な価格になり、アクセスしやすくなりました。