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        紅外成像行業現狀及未來發展方向,非制冷紅外探測器用途日益廣泛

        2022-08-18

        來源:知乎

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        作者:華經產業研究院
        鏈接:https://zhuanlan.zhihu.com/p/257000253
        來源:知乎
        著作權歸作者所有。商業轉載請聯系作者獲得授權,非商業轉載請注明出處。


        一、紅外成像行業概況

        紅外熱成像技術歷經三代,制冷光子型探測器和非制冷熱式探測器并行發展。從技術發展的歷史看,現代紅外探測器技術是從20世紀40年代的制冷光子型單元紅外探測器開始的,后來發展出線列探測器,再到今天的焦平面探測器和雙色探測器,已發展到第三代。非制冷型紅外焦平面技術屬于第三代紅外探測器技術,由美國霍尼韋爾公司于上個世紀九十年代中期研發成功,并于2000年前后實現商用。


        資料來源:公開資料整理

        二、紅外成像民用市場現狀分析


        隨著紅外探測器技術的成熟,各種適于民用的低成本紅外探測器不斷問世,它在國民經濟各個領域發揮著越來越重要的作用,紅外熱成像儀被廣泛應用于電力、建筑、執法、消防、車載等行業。除了傳統應用行業外,未來將有更多新興市場需求成為紅外成像市場新的增長極。


        資料來源:公開資料整理

        近年來,全球民用紅外市場規??焖僭鲩L,據統計,截至2019年全球民用紅外市場規模約為50.41億美元,預計到2023年全球民用紅外市場規模將達到74.65億美元。

        資料來源:公開資料整理


        相關報告:華經產業研究院發布的《2020-2025年中國紅外成像行業發展趨勢預測及投資戰略咨詢報告》

        三、我國紅外成像產業市場現狀分析


        從紅外成像儀細分市場來看,預計到2024年熱成像、監控、消防、個人視覺系統、加固型智能手機、軍事及其他紅外成像儀市場分別占比24%、12%、9%、9%、7%、34%、5%。


        資料來源:華經產業研究院整理

        目前我國紅外熱像儀產品市場還處于發展期,與國外成熟市場相比還有很大的增長潛力。隨著我國經濟持續發展,國內市場對于紅外熱像儀的需求也日趨旺盛。由于紅外熱像儀產品應用領域廣泛,且能為人們生產生活提供極大的便利性,預計未來紅外熱像儀的市場需求將保持穩定增長的態勢。


        資料來源:華經產業研究院整理

        四、紅外成像行業競爭格局分析


        目前民用市場競爭相對充分,全球市場份額主要為歐美廠商所占據。據統計,民用領域競爭實力最強的業內公司為FLIR,為世界上規模最大、品種最齊全的紅外熱成像儀產品供應商。FLIR占據了全球民用紅外熱成像儀市場66.3%的市場份額。


        資料來源:華經產業研究院整理

        國內紅外成像產品設計和制造能力較強的企業包括睿創微納、高德紅外、大立科技、北方廣微和??滴⒂?。其中睿創微納是國內目前唯一一家能夠批量提供10微米級非制冷紅外探測器的公司,且在2019年8月,公司發布1280×1024/10μm百萬級像素數字輸出紅外MEMS芯片,為繼美國DRS之后,第二個發布最小像元間距10微米非制冷紅外探測器的公司,這也是目前國內市面上最小像元中心距的焦平面探測器,可提供更清晰細膩紅外圖像。此外,大立科技于2019年8月,成功研制出600萬像素,3072×2048/12μm紅外探測器,是目前最高像素的紅外探測器。


        資料來源:公開資料整理

        五、紅外成像的原理分析


        紅外熱像儀成像時,目標物體的某個單位面積與圖像的某一像素相對應,像素的灰度值就是熱像儀輸出的視頻信號幅度Us經過放大、量化后得到的電壓。
        非制冷紅外成像框圖


        資料來源:公開資料整理

        六、紅外焦平面陣列未來發展方向


        1、芯片上的A/D轉換
        過去幾年,A/D轉換電路技術發展很快,特別是與紅外焦平面陣列讀出帶寬相似的聲頻帶寬A/D轉換用的低功率電路技術已經按常規達到16位的水平。一種在50kHz時,分辨率為18位的4階增量A/D轉換器已被推薦應用于空間技術。
        2、光子記數
        紅外焦平面陣列中的光子記數可通過兩種方法實現∶
        (1)在讀出之前將光電子放大;
        (2)用晶胞電子部件中的高增益計算單個的光電子。
        雖然目前已經為一些專門的低背景、長波長應用部件研制了固態光電倍增管器件,但是類似的放大在一個較寬的波長范圍內還是有用的。
        3、光學讀出
        典型的杜瓦瓶連接線伴隨有電容和熱負載,為此人們已開始探索焦平面陣列的光學讀出。
        (1)加利福尼亞阿祖薩的Aerojet公司已提出用光學信號為低溫焦平面陣列提供計時和功率。
        (2)噴氣推進實驗室已開始調查焦平面上的光學調制器在焦平面陣列模擬光學讀出方面的使用情況。
        4、靈巧焦平面
        原理上,增加焦平面上的處理量可以降低空間載科學遙感器的數據傳輸要求。然而,科學界一般對這種方法持不贊賞態度。但是,未來的一些光譜繪圖飛行任務可能會有降低深空間通訊帶寬的要求。神經網絡電路在焦平面上或許能得到有效使用,它可以用于識別某些光譜特征,對具體數據進行分類或加標記,以減小傳輸帶寬或啟用其它更高級的功能。這種用于成像光譜儀的光譜神經處理技術是噴氣推進實驗室最近提出的。
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