短波红外传感技术成像优势明显 助力城市发展

传感网络

短波红外传感技术由于其高识别度、全天候适应、微光夜视、隐秘主动成像、光学配置简便等突出的应用特征,使其在航天遥感、考古鉴别、军事侦察、公共安全、工业检测、医疗诊断等领域有着特殊的应用前景。

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  近年来,红外传感技术发展迅速,已经在军事领域、科学研究、工农业生产、医疗卫生以及日常生活方面获得了广泛的应用。据美国相关公司市场调研分析师预测,全球军用红外传感器需求额有望在2020年达到163.5亿美元,复合年均增长率为7.71%。

短波红外传感技术成像优势明显 助力城市发展

红外传感器

       红外传感器是利用红外线来进行数据处理的一种传感器,有灵敏度高等优点。红外传感器包括光学系统、检测元件和转换电路三大部分。光学系统按结构不同可分为透射式和反射式。检测元件按工作原理可分为热敏检测元件和光电检测元件。热敏检测元件中最常见的就是热敏电阻,热敏电阻受到红外线辐射时温度升高,电阻发生变化,通过转换电路变成电信号输出。

  短波红外传感技术由于其高识别度、全天候适应、微光夜视、隐秘主动成像、光学配置简便等突出的应用特征,使其在航天遥感、考古鉴别、军事侦察、公共安全、工业检测、医疗诊断等领域有着特殊的应用前景。一般来说,短波红外通常与中波、长波红外形成互补,虽然都是被动成像,中长波红外成像是利用室温景物自身发射的热辐射,而短波红外成像利用室温景物的反射进行成像或者利用高温物体的辐射成像。

  近日,第326期东方科技论坛在上海院士中心举行,来自国内各地的相关领域院士专家聚焦“新型短波红外焦平面及前沿应用”。专家建议,应该利用目前的高新技术产业功能平台,聚集短波红外传感核心人才和产业开发资源,抢占新型短波红外传感核心芯片技术制高点,积极发展“中国红外芯”。

短波红外传感技术成像优势明显 助力城市发展

文物保护

  与会专家呼吁加强红外传感技术在文物保护上的转化应用,让文物保护更加“耳聪目明”。

  “文物也像人一样会生病,而水是最主要的‘病源’。”上海大学文化遗产保护基础科学研究院院长黄继忠在报告中称,2000年,敦煌莫高窟有一半壁画感染了“壁画中的癌症”——酥碱病,这是由潮湿环境造成壁画中大量氯化钠聚积并不断溶解、结晶的病症。

  为了给壁画“治病”,首先得知道“病灶”在哪儿,光电技术由此引入文物保护,其中能够利用室温景物自身发射的热辐射成像的红外技术尤为受人关注。文物保护最重要的是“皮下”2~3毫米的区域,红外传感技术解决了两大难点,一是成像,即识别文物内部结构缺陷及水分分布情况;二是光谱分析,即对文物的彩绘颜料、胶料、蚕丝纤维等进行分析判断。

  会上专家还介绍了InGaAs,这是一种III-V族直接带隙半导体材料,具有体系稳定、工艺兼容、室温工作和良好的抗辐照特性等优点,成为高灵敏度、低功耗、小型化、高可靠性短波红外传感系统的理想选择之一。

  目前,我国InGaAs短波红外传感器正在快速发展,核心技术主要依赖进口。不过,中科院上海技物所紧密结合国家重大战略需求,联合上海微系统所等单位,在高性能短波红外InGaAs传感器的研发中具有多项自主知识产权,不断提升传感器组件的规模和光电性能参数,形成了多种规格、多种系列的产品,在高光谱、微光夜视、特种气象条件下成像中正在发挥重要作用。

  作为一种新型短波红外传感技术,InGaAs传感器的应用越来越广泛。特别是在短波红外的产业发展中,了解用户需求,整合多方资源,形成批量化稳定产品的能力,完善研发、小试、中试、产业化平台与机制,不断增强短波红外产业化、市场应用与持续发展能力。

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