Закрученный 1000-1750 нм светодиод
Выбор подходящего коротковолнового инфракрасного излучения (СВИР) длина волны — это не просто вопрос выбора самой длинной доступной длины волны.. Лучший выбор зависит от материала, который вам нужно увидеть., датчик, который вы используете, геометрия освещения, требуемая скорость изображения, ограничения безопасности, и общая стоимость системы.
Для большинства активных систем визуализации SWIR, Выбор длины волны начинается с характеристик поглощения материала мишени.. Длина волны, создающая сильный контраст с влагой, может оказаться неэффективной для сортировки пластика., проверка полупроводников, или защита от поддельных изображений.
Практическое руководство по выбору длины волны SWIR
| Диапазон длин волн | Типичные сильные стороны | Общие приложения | Ключевое соображение |
|---|---|---|---|
| 1050–1200 нм | Хорошая силиконовая кромка / Чувствительность InGaAs, относительно эффективное освещение | Машинное зрение, осмотр поверхности, визуализация с помощью некоторых чернил и покрытий | Часто является практической отправной точкой, когда достаточно умеренного SWIR-контраста. |
| 1300–1450 нм | Более сильная реакция на свойства поглощения воды. | Проверка влажности, сортировка еды, сельскохозяйственная визуализация, фармацевтическая инспекция | Тщательно оцените целевой уровень влажности и оптический путь. |
| 1450–1550 нм | Сильное водопоглощение; полезный контраст материалов во многих органических продуктах | Обнаружение воды, качество еды, сортировка, спектроскопия | Поглощение атмосферы и материалов может снизить полезный обратный сигнал. |
| 1550–1650 нм | Общий диапазон SWIR-изображений, имеющий широкую промышленную значимость | Сортировка пластика, инспекция пластин, наблюдение, защита от подделок, машинное зрение | Производительность системы во многом зависит от реакции датчика и мощности освещения. |
| 1700–2100 нм | Отличительные признаки поглощения многих химических веществ., пластмассы, и органические материалы | Расширенная сортировка, спектроскопия, химическая идентификация, исследовать | Требуются сенсорные и оптические компоненты с достаточным длинноволновым откликом. |
| 2100–2500 нм | Доступ к дополнительным молекулярным полосам поглощения | Специализированная спектроскопия и анализ материалов | Более высокая сложность системы, расходы, и может применяться более низкая доступная чувствительность детектора |
Начните с материала, Не источник света
Самый надежный способ выбрать длину волны SWIR — сначала определить, что необходимо дифференцировать..
Вода, полимеры, углеводороды, органические соединения, покрытия, и полупроводниковые материалы по-разному взаимодействуют со светом SWIR.. Желаемая длина волны обычно та, при которой ваша цель либо сильно поглощает, отражает по-другому, или становится более прозрачным, чем окружающий материал.
Например:
- Обнаружение влажности часто выигрывает от длин волн, близких к полосам поглощения воды., в том числе примерно 1450 нм.
- Для сортировки пластика и полимеров могут потребоваться более длинные волны SWIR, чтобы выявить спектральные различия, специфичные для материала..
- При проверке полупроводников и кремния можно использовать длины волн выше видимого диапазона., где кремний становится более пропускающим.
- Для защиты от подделок и проверки чернил могут использоваться длины волн, при которых чернила, пигменты, покрытия, или подложки имеют контрастное пропускание или отражение.
Полезный принцип: выберите длину волны, которая максимизирует контраст между объектом, который вы хотите обнаружить, и фоном, который вы хотите игнорировать..
Сопоставьте длину волны с вашей SWIR-камерой
Освещение нельзя выбрать независимо от камеры. Прежде чем выбирать длину волны светодиода, проверьте кривую спектральной чувствительности вашего SWIR-датчика..
Многие камеры InGaAs наиболее чувствительны в диапазоне примерно 900–1700 нм.. Датчики расширенного радиуса действия могут обнаруживать дальше в SWIR-диапазоне., но их чувствительность, шум, расходы, и эксплуатационные требования могут отличаться. Длина волны с отличным контрастом материала может по-прежнему создавать слабые изображения, если камера имеет ограниченный отклик на этой длине волны..
До окончательного выбора, подтверждать:
- Чувствительность камеры на целевой длине волны
- Передача линз и окон
- Требуемое время экспозиции и частота кадров
- Рабочее расстояние и поле зрения
- Отражательная способность поверхности и целевой угол
- Условия окружающего освещения
- Требуемая равномерность освещения
Подумайте, нужна ли вам одна длина волны или несколько
Одна длина волны SWIR часто идеальна, когда задача контроля четко определена и система должна оставаться компактной., быстрый, и экономически эффективный.
Многоволновое освещение обычно более целесообразно, когда требуется классификация материалов., изменение условий продукта, или сложные требования к контрасту. Сравнение изображений на двух или более тщательно выбранных длинах волн может улучшить распознавание похожих материалов..
Однако, добавление длин волн также увеличивает сложность. Это может повлиять на оптическую конструкцию, управляющая электроника, калибровка, время приобретения, управление температурным режимом, и стоимость. Многоволновые системы должны быть оправданы измеримым улучшением точности обнаружения..
SWIR-светодиод против. Другие источники освещения
Светодиоды SWIR могут быть хорошим вариантом для приложений, требующих компактных размеров., быстрое переключение, длительный срок эксплуатации, низкие эксплуатационные расходы, и управляемое узкополосное освещение. Они особенно хорошо подходят для систем машинного зрения, которым требуется импульсное или синхронизированное освещение..
Но светодиод не является автоматически лучшим источником для каждого применения SWIR.. Широкополосные лампы, лазеры, и другие источники могут быть более подходящими, когда приложение требует очень высокой освещенности., широкий непрерывный спектр, экстремальное рабочее расстояние, или спектроскопия высокого разрешения.
Правильное сравнение должно учитывать:
- Спектральная полоса пропускания
- Мощность излучения на цель
- Угол луча и равномерность освещения
- Скорость переключения и потребности в модуляции
- Тепловой расчет
- Требования безопасности для глаз
- Срок службы и техническое обслуживание
- Стоимость системы
Вопросы, которые следует задать перед выбором длины волны SWIR
- Какой материал, дефект, или функция должна быть обнаружена?
- Какой справочный материал??
- Является ли изображение цели, сортировка, измерение, или спектроскопия?
- Какая длина волны обеспечивает наибольший измеримый контраст??
- Какова чувствительность камеры на этой длине волны??
- Какая освещенность требуется на поверхности мишени??
- Требуется ли системе постоянное или импульсное освещение??
- Каково необходимое рабочее расстояние, поле зрения, и скорость проверки?
- Есть ли термические, нормативный, или ограничения безопасности для глаз?
- Подтвердит ли выборочное испытание выбор длины волны в реальных производственных условиях??
Лучший следующий шаг: Проверка с помощью образцов
Спектральные диаграммы являются важной отправной точкой, но они не могут полностью предсказать реальную производительность. Текстура поверхности, загрязнение, изменение влажности, оптическая геометрия, датчик шума, и скорость производства — все это влияет на конечное изображение.
Наиболее эффективный подход — протестировать репрезентативные образцы с одной или несколькими возможными длинами волн., затем сравните контраст, соотношение сигнал/шум, точность обнаружения, и пропускная способность.
Правильная длина волны SWIR — это та, которая обеспечивает повторяемость, готовый к производству контраст во всей вашей оптической системе, а не только тот, который связан с самым сильным теоретическим пиком поглощения.
Часто задаваемые вопросы
Какая длина волны SWIR наиболее распространена??
Не существует универсальной лучшей длины волны. Вокруг 1050 нм, 1300 нм, 1450 нм, 1550 нм, и 1650 нм обычно оцениваются, поскольку они соответствуют практической чувствительности датчика и полезным областям контраста материала..
Является 1550 нм всегда лучше, чем 1050 нм?
Нет. Более длинная длина волны не обеспечивает автоматически лучшее качество изображения.. Правильный выбор зависит от целевого материала., чувствительность камеры, требуемый контраст, оптическая сила, и проектирование системы.
Какая длина волны SWIR лучше всего подходит для обнаружения воды?
Часто оценивают длины волн вблизи полос водопоглощения., в том числе примерно 1450 нм. Лучшая реализация по-прежнему зависит от толщины образца., уровень влажности, справочный материал, и геометрия изображения.
Может ли один светодиод SWIR работать для каждой задачи проверки??
Обычно нет. Одна длина волны может очень хорошо подойти для решения задачи целенаправленного контроля., но для разных материалов и дефектов могут потребоваться разные длины волн или многоволновая визуализация..
Как выбрать между SWIR-светодиодом и лазером??
Выбирайте в зависимости от необходимой оптической мощности, формирование луча, равномерность освещения, безопасность, скорость переключения, спектральная ширина, рабочее расстояние, и стоимость. Оптический тест с использованием предполагаемой камеры и мишени является наиболее надежной основой для выбора..
