滤式成像仪

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。

中招国际招标公司受中国水利水电科学研究院委托，就遥感影像接收与处理设备购置项目——推帚式超光谱成像仪设备进行国内公开招标，中科院上海技物所受招标机构邀请参加了投标且一举中标。日前，该项目圆满完成并顺利交付验收。 水利水电科学研究院订购置的推帚式超光谱成像仪PHI-1307的主要技术指标为：光谱范围为450～1000nm、波段数为120、IFOV：0.5×1.0 mrad、光谱分辨率为5nm、工作帧频为50Hz、量化位数为12bits。 该设备在青岛进行了航空遥感飞行信息获取现场验收。近日，北京水利水电科学研究院通过了整套设备的交付验收工作。上海技物所将在努力做好售后服务的基础上继续与购置方合作，为该设备在水利水电科学研究领域发挥更好的应用作用。

像素并不一定越高越好在几乎所有类型的成像产品中，一个很重要的因素就是分辨率。很多人觉得，分辨率越高，成像效果越好，但在某些石油和天然气成像应用场合，选择并不是黑白分明，非此即彼。在选择光学气体成像(OGI)热像仪时，选择较低分辨率成像仪可能实现的性能更佳，效果更好。今天，小菲就来告诉你这是为什么！规格并不说明全部问题石油和天然气运营商使用的许多设备都是在仅关注规格的情况下购买的，其中分辨率被认为是最重要的规格之一（即便不是最重要的）。虽然这种购买方法效率高，极具成本效益，但也很危险，因为FLIR OGI热成像仪的用户可能更关注那些在具体应用环境中对设备性能并不重要的规格。所谓的高规格就是：在字面上看起来很吸引人的规格，而功能则完全不同。功能取决于具体的环境，最主要的是应用领域和预算。分辨率是本次讨论的核心。供应商可能会声称“我们的成像仪分辨率为X，而我们的竞争产品成像仪分辨率则较低。分辨率越高越好，所以我们的产品更具吸引力。” 这种说法是有道理的，它很容易理解，而且几乎被普遍接受。此外，在选择红外(IR)成像仪（非OGI）时，分辨率历来是需要考虑的重要规格。但更高的分辨率并不总是正确的选择。选择成像仪的重要参数OGI成像仪在红外波段工作。因此，很容易陷入过于简单化的选择，因为在大多数红外应用中，为成像仪增加像素会使其表现“更好”，因为您会获得更小的光斑大小比（可测量面积）以获得更精确的测量，并改善图像质量（通过更高分辨率）。但是，有效的光学气体成像（OGI）取决于红外分辨率和气体灵敏度。灵敏度是通过噪音等效浓度长度(NECL)来衡量的，该标准衡量热像仪经过一段特定长度的路径能检测到的在热像仪固有机器噪音之上的气体量大小。想要更好地理解这两个特性如何相互作用，以下几个因素是关键，当然它们本身就是购买成像仪时的重要考量参数：★ 像素大小★ 像素间距★ 热灵敏度★ 气体吸收性1像素大小对于OGI来说，分辨率和NECL不是线性的。事实上，它们是反向关系。如前所述，在非OGI红外成像仪应用中，分辨率越高，成像仪的辐射测量诊断能力越强（即通过解读到达成像仪的红外信号强度，测量目标的表面温度）。随着像素变小，而要测量的对象保持相同的大小，您就会在待测目标上获得更多像素，提高测量的准确性。在同一个管线中，考虑温度测量与OGI：在图1中可以看出，当分辨率较高/像素较小时，单个像素中出现更多的“白色”。如果您对该像素（即颜色）的所有区域进行平均，像素中的白色越多，温度（强度）读数就越准确。这是一个高分辨率具有优势的情况。在OGI应用中，一般希望有更高的分辨率，以寻求更大的泄漏定义（允许标识出更多泄漏细节）或试图定义小的泄漏点。NO.2像素间距相反，在气体检测中，用户通常不关心像素与视野中物体相比的“大小”。气体检测更关心的是到达一个像素的能量数值；您会希望有尽可能多的能量到达该像素。当您向焦平面阵列(FPA)添加更多分辨率（更多像素）时，每个像素的大小（以微米为单位测量，称为“像素间距”，或从一个像素中心到下一个像素中心的空间）通常会变小，以使整个检测器的大小更小。这减少了每个像素所能收集的“能量”数值，使成像仪不太灵敏。一般来说，这两个参数表现相反（如分辨率上升，灵敏度下降）。因此，对于OGI来说，较大像素间距更为理想，因为相比之下它的单个像素能捕获更多的能量。例如，在FLIR制冷型OGI成像仪中，FLIR GFx320成像仪的像素间距为30µm，而FLIR GF620成像仪的像素间距为15µm，使得GFx320比GF620（15mK与20mK）略微敏感。就NECL而言，GF620检测到的甲烷NECL大约是GFx320检测到的两倍。虽然GF620的灵敏度仍然足以满足灵敏度水平的最严格要求，但并不是所有高分辨率OGI成像仪均属于此类情况。就“小泄漏”而言，GF620的高分辨率（640×480与320×240相比；见图2）可以提供一些优势。首先，您可以更清楚地看到泄漏的定义，并有可能了解泄漏的更多细节。您可以将此更高的分辨率因素与成像仪的数字缩放功能相结合，以查看到更清晰的图像，进而查看到更小的泄漏点。NO.3热灵敏度热灵敏度或噪音等效温差(NETD)描述了使用成像仪所能看到的最小温差。这个数字越低，表示红外系统的热灵敏度越好，这一测量通常是在30°C的工业标准温度下进行的。如果要测量的目标通常表现出很大的温度差异，可能不需要低NETD的成像仪。然而，对于更细微的应用，如检测湿度问题，建议提高灵敏度。在许多情况下，OGI只关注“是否有气体存在/泄漏？” 使得NETD的重要性没有像素间距大。NO.4气体吸收性在红外成像仪的光谱范围内，如果气体不吸收能量（无论是否过滤），成像仪都将无法看到气体。换句话说，如果要成像的气体不吸收成像仪光谱范围内的能量，那么红外成像仪的分辨率将不会影响成像仪看到气体的能力。此外，FLIR获得专利的高灵敏度模式(HSM)得到了更多像素的支持，这可能有助于检测较小的泄漏。这一基本的OGI属性因气体的不同而不同。吸收率可以用气体的响应系数(RF)来描述；数值越高，气体的成像效果越好。例如，对于制冷型成像仪而言，丙烷的RF值比甲烷高（约为三倍），因为在使用FLIR OGI红外成像仪观察碳氢化合物和VOCs泄漏时，丙烷在过滤红外光谱区域吸收更多的能量，如（图3）。OGI成像仪的意义虽然高分辨率成像可能不是所有OGI应用中最重要的因素，但它在其他方面可能非常有益。不论是出于常规维护还是遵从法规之目的，负责泄漏检测和维修(LDAR)或负责健康和安全监察(HSE)的员工，可能会经常被要求使用OGI成像仪来寻找需要维修的气体泄漏。利用FLIR成像仪，这些用户能够找到微小的泄漏点，并对已发现的泄漏点进行定性，同时在整个过程中保证人员安全。无论您的分辨率和NECL需求如何，FLIR都可提供相对应的OGI成像仪，以满足需求，包括专门用于检测碳氢化合物和VOCs气体的GFx320、GF320、GF300、G300a和GF620。你在忍受哪种气体泄漏的困扰？想知道你最适合哪款FLIR OGI热像仪？拥有OGI热像仪该如何充分利用？