Pojasni, dugopropusni, kratkopropusni – ne možete ih razlikovati? Sve što trebate znati o odabiru infracrvenog filtera

Specijalist za nabavu koji je bio relativno nov u tom području jednom nam je ispričao priču. Njihov tim je razvijao infracrveni modul za mjerenje temperature. Odabrali su dugopropusni filtar. Tijekom otklanjanja pogrešaka otkrili su anomalan odziv na kratkovalnu interferenciju. Dva tjedna kasnije, nakon provjere koda, konačno su problem povezali s filtrom. Ono što im je zapravo trebalo bio je pojasnopropusni, a ne dugopropusni filtar.

Dva tjedna.

Ova vrsta pogreške događa se češće u ovoj industriji nego što je većina ljudi spremna priznati. Razlog je jednostavan: pojasni, dugopropusni i kratkopropusni zvuče donekle slično, ali njihove funkcionalne razlike su temeljne. Pogriješite u fazi odabira i ciklus otklanjanja pogrešaka plaća cijenu.

Ovaj članak objašnjava logiku iza sve tri vrste i odgovara na neka od najčešće postavljanih pitanja tijekom odabira filtera.

Što je dugopropusni filtar i kada se koristi?

A dugopropusni filtar propušta samo svjetlost s valnim duljinama duljim od određene granične vrijednosti. Sva svjetlost s valnim duljinama kraćim od granične vrijednosti je blokirana.

Evo konkretnog primjera: dugopropusni filtar s graničnom valnom duljinom od 700 nm blokira svu vidljivu svjetlost ispod 700 nm, dok propušta blisko infracrveno i srednje do daleko infracrveno svjetlo iznad 700 nm.

Ova vrsta filtera prikladna je za primjene gdje je potrebno blokirati svu kratkovalnu svjetlost i propustiti dulje valne duljine. Najčešći slučaj upotrebe je na prednjem kraju termovizijskih sustava – dugovalno infracrveno zračenje od 8–14 μm mora dosegnuti detektor, dok su vidljiva svjetlost i blisko infracrveno zračenje potpuno neželjeni. Jedan dugopropusni filter rješava problem jednostavnom strukturom.

MULTI IR-ova serija dugopropusnih detektora pokriva više graničnih valnih duljina od bliskog infracrvenog do srednjeg i dalekog infracrvenog područja, sa stabilnim isporukama u termovizijskom snimanju, pirometrima, detekciji požara i drugim primjenama.

Međutim, dugopropusni filtar ima jasno ograničenje: blokira samo kratke valne duljine. Ne blokira duge valne duljine. Ako vaš sustav ima smetnje od valnih duljina duljih od vašeg ciljanog pojasa, dugopropusni filtar ne može ih riješiti. Tu nastupa pojasni filtar.

Što je kratkopropusni filtar? Njegovih slučajeva upotrebe ima manje nego što mislite

A kratkopropusni filtar radi suprotno od dugog prolaza – propušta samo svjetlost s valnim duljinama kraćim od granične vrijednosti, dok blokira sve duže valne duljine.

U infracrvenom području, kratkopropusni filteri se koriste znatno rjeđe od dugopropusnih ili pojasnih filtera. Najčešći scenarij je kada sustav treba potpuno izolirati infracrveno zračenje iznad određene valne duljine, a istovremeno sačuvati signal u kratkovalnom pojasu. Na primjer, određeni sustavi kamera s vidljivom svjetlošću koji zahtijevaju odbacivanje bliskog infracrvenog zračenja koriste kratkopropusne filtere za blokiranje.

Osnovna vrijednost kratkopropusnog zračenja je u tome što blokira duge valne duljine. Ako je vaš zahtjev eliminirati svu svjetlost iznad određene valne duljine, kratkopropusno zračenje je najjednostavniji izbor.

Što je pojasnopropusni filtar i zašto je najčešće korištena vrsta u primjenama infracrvenog senzora?

A pojasnopropusni filtar ima i donju i gornju granicu – propušta samo svjetlost unutar određenog raspona valnih duljina, dok blokira i kraće i duže valne duljine.

Ovaj "specifični raspon" je njegov prijenosni pojas. Prijenosni pojas opisan je svojim početnim i završnim položajima. Na primjer, prijenosni pojas od 3000 nm do 5000 nm, s blokiranim svim kraćim i duljim valnim duljinama, naziva se propusni filtar. U industriji se proizvodi s omjerom propusnosti i središnje valne duljine većim od 5% - 20% često nazivaju širokopojasnim filtrima. Na primjer, propusni filtar centriran na 850 nm s polovičnom širinom pojasa od 40 nm propušta otprilike samo raspon od 830 do 870 nm, dok blokira sve ostalo.

Pojasni filtri se najčešće koriste u infracrvenoj detekciji jer velika većina senzorskih primjena dijeli jedan zajednički zahtjev: potreban je samo signal iz ciljanog valnog pojasa - sve ostalo se odbacuje.

Detekcija plina zahtijeva samo vrh apsorpcije ciljanog plina. Prepoznavanje lica u bliskom infracrvenom području zahtijeva samo emisijski pojas iluminatora. Lasersko određivanje udaljenosti zahtijeva specifičnu valnu duljinu emisije lasera. Određivanje udaljenosti prema vremenu leta zahtijeva uski pojas koji odgovara propuštenom impulsu. Nijedan od ovih scenarija nije zadovoljen "blokiranjem samo jedne strane". Oni zahtijevaju da obje strane budu blokirane, ostavljajući samo ciljani pojas.

Je li uskopojasni filtar zasebna kategorija? Kakva je veza s propusnikom pojasa?

A uskopojasni filtar je u osnovi podskup pojasnih filtera. Jedina razlika je širina prijenosnog pojasa.

U industriji se proizvodi s omjerom propusnosti i središnje valne duljine manjim od 1%–5% općenito nazivaju uskopojasnim filterima. Međutim, ta granica nije industrijski standard – definicije "uskog pojasa" razlikuju se među dobavljačima. Prilikom odabira uvijek pogledajte specifičnu vrijednost FWHM-a (puna širina na pola maksimuma), a ne samo naziv.

Uskopojasni filteri koriste se u primjenama koje zahtijevaju izuzetno visoku čistoću valnih duljina: izolacija kanala u laserskoj komunikaciji, odabir karakterističnih apsorpcijskih vrhova u detekciji plina i odvajanje valnih duljina pobude i emisije u detekciji fluorescencije. U tim scenarijima, propuštanje samo nekoliko dodatnih nanometara svjetlosti izvan pojasa kontaminiralo bi signal. Uskopojasni filter je jedina održiva opcija.

Uskopojasni infracrveni filteri MULTI IR-a proizvode se s tolerancijom središnje valne duljine unutar ±2 nm – razina preciznosti koja je potvrđena u primjenama detekcije plina i lasera.

Kako brzo odrediti koja vam je vrsta potrebna

Postavite si tri pitanja - to je dovoljno.

1. Trebam li blokirati jednu ili obje strane?

Ako trebate blokirati samo kratke valne duljine, odaberite dugopropusni. Ako trebate blokirati samo duge valne duljine, odaberite kratkopropusni. Ako trebate blokirati obje strane, odaberite pojasni.

2. Koliko je širok pojas mog ciljanog signala?

Ako je vaš ciljani pojas vrlo širok (na primjer, cijeli raspon srednjeg infracrvenog zračenja od 8 do 14 μm), širokopojasni ili dugopropusni pojas mogu biti dovoljni. Ako je vaš ciljani pojas vrlo uzak (na primjer, apsorpcijski vrh CO₂ od 4,26 μm), potreban je uski pojas.

3. Postoje li izvori smetnji s obje strane mog ciljanog opsega?

Ako je odgovor da, propusnik pojasa je jedini tip koji može istovremeno adresirati smetnje s obje strane – ni dugopropusni ni kratkopropusni to ne mogu.

Nakon što odgovorite na ova tri pitanja, tip filtra je u biti određen. Preostali posao, nakon potvrde tipa, je definiranje specifičnih parametara središnje valne duljine, propusnosti i dubine blokiranja na temelju snage izvora vašeg sustava, osjetljivosti detektora i točnosti detekcije cilja.

Jedno pitanje koje se često pojavljuje:

Za isti valni pojas, propusnik pojasa je skuplji od dugopropusnika – zašto? Odakle dolazi dodatni trošak?

To dolazi od složenosti premaza.

Dugi prolaz zahtijeva dizajn premaza samo na jednom rubu - relativno jednostavno. Pojasni prolaz zahtijeva istovremenu kontrolu položaja i nagiba dva ruba, sa znatno više slojeva premaza i većim zahtjevima za stabilnost opreme za premazivanje i kontrolu procesa. Što je uži propusni opseg, to je dizajn premaza teži - broj slojeva može doseći desetke ili čak stotine, a zahtjevi za okruženje vakuumske komore približavaju se zahtjevnim razinama.

Stoga, kada vidite dva filtera sa značajno različitim cijenama, nemojte donositi preuranjene zaključke da je jedan preskup. Prvo provjerite vrstu i propusnost – ova dva parametra sama po sebi objašnjavaju većinu razlike u cijeni.

Pojasni, dugopropusni i kratkopropusni filter nisu tri brata sa sličnim nazivima. To su tri fundamentalno različita optička rješenja za tri različita problema. Razumite granice svake vrste i nećete pogriješiti u odabiru filtera.

Ako još uvijek niste sigurni koji filter odabrati ili ako imate postojeće parametre sustava koje biste željeli provjeriti, obratite se tehničkom timu MULTI IR-a. Imamo cijelu seriju filtera koji pokrivaju pojasni, dugopropusni i kratkopropusni opseg – od bliskog infracrvenog do srednjeg i dalekog infracrvenog područja – te podržavamo prilagođene specifikacije s izmjerenim spektralnim krivuljama.

VIŠEKRATNI IR
Na zalihi imamo kompletnu seriju infracrvenih pojasno-propusnih, uskopojasnih, dugo-propusnih i kratko-propusnih filtera – koji pokrivaju cijeli spektar od bliskog infracrvenog do srednjeg i dalekog infracrvenog područja. Dostupno je preko 10 000 vrsta komponenti osjetljivih na infracrveno zračenje.
Top 3 globalno po sveobuhvatnoj snazi.
Specijalizirano i sofisticirano poduzeće "Mali div" na nacionalnoj razini.

Web stranica: www.mirhz.com
Globalna stranica: www.miroptech.com