减小红外热成像应用的尺寸、功耗和成本 (红外热成像如何分析)

{本文由家电维修技术小编收集整理资料}热成像的应用范围很广，从工业产品的制造和加工到安全和监控。由于热像仪测量的波长大于光学成像中测量的波长，因此热成像应用的开发人员需要采用与传统视觉应用不同的设计方法。通过了解热成像和光学成像之间的区别，开发人员可以优化他们的设计以利用正确类型的外部存储器，从而使*更小、复杂性更低、功耗更低，并终降低*成本。热成像的应用范围很广，从工业产品的制造和加工到安全和监控。由于热像仪测量的波长大于光学成像中测量的波长，因此热成像应用的开发人员需要采用与传统视觉应用不同的设计方法。通过了解热成像和光学成像之间的区别，开发人员可以优化他们的设计以利用正确类型的外部存储器，从而使*更小、复杂性更低、功耗更低，并终降低*成本。*光谱人眼只能捕捉到更大电磁波谱的一小部分，称为可见光谱。在该区域之外还有其他光谱，例如X射线、紫外线(UV)、透视线(IR)和微波，它们的频率和波长使人眼无法分辨。在这个讨论*别重要的是*光谱。透视光谱提供了一种检测和测量物体产生的热量的方法。这被称为“热签名”。物体越热，它产生的*辐射就越多。热像仪是一种可以捕捉透视辐射并将其转换为我们可以用眼睛看到的图像的仪器。虽然*成像初是为了在夜间定位敌方目标而开发的，但热成像现在已用于许多不同类型的应用，包括：o预防性早期火灾探测和工厂状况监测o工厂自动化中的制造和加工（工业4.0）o节能，例如确定房屋可能通过门窗裂缝散失热量的位置。o夜间监控，如周界保护o天气*，例如风暴和飓风o不同病症和疾病的诊断。o检查车辆（例如，飞机和火车）o野生动物保护、农业、畜*o灾难救援和恢复使用温度计的应用程序列表继续增长。随着公司在研发上投入更多，热像仪只会变得更好、更便宜，从而找到更多应用的途径，从娱乐到研究。热像仪可用于选择传感器、视野、帧速率和物理配置。热像仪由带镜头的机械外壳、透视传感器和由图像处理器、FPGA、存储器、通信和显示电子设备组成的处理电子设备组成。镜头将透视能量聚焦到传感器上，传感器测量环境中任何物体的热信号。热传感器有多种像素配置，从×到×像素或更多。请注意，与可见光成像仪相比，这些分辨率较低。由于热探测器需要感测波长比可见光长得多的能量，因此每个传感器元件也必须大得多。考虑到标准消费类相机的像素尺寸约为1.7μm，而工业机器视觉相机的像素尺寸范围为4.6μm至6.5μm，具有更大的光活性表面以获得更好的信号。热像仪具有更大的传感器，像素尺寸为μm。因此，与机械尺寸相同的可见传感器相比，热像仪的分辨率通常要低得多（即，总像素更少）。请注意，虽然较大的像素尺寸会降低分辨率，但这也意味着可以非常地测量透视热像仪感测到的热量。这对于各种各样的应用程序很重要。例如，一些热像仪可以检测到微小的热量差异（小至0.°C），并将它们显示为灰色阴影或使用不同的调色板。记忆挑战热像仪中的FPGA过滤并处理其传感器和*生成的信号。通常FPGA中的RAM块不足以存储和处理数据。该*将不得不依赖片外图像存储器来执行诸如运行算法、显示数据和缓冲通信等任务。扩展内存还提供了额外的好处，允许设计可扩展以满足不断扩展的密度要求。传统上，OEM已将DRAM用于利用DDR接口的片外存储。然而，鉴于热成像的低图像分辨率要求，片外存储器要求大大低于光学相机的要求。因此，高密度DRAM可能会矫枉过正并增加产品成本，而不会提供任何实际好处。DRAM通常还需要多个引脚用于数据传输。这些引脚在额外的信号路由方面增加了*开销，并且需要额外的PCB层来运行这些信号迹线。此外，由于DRAM是易失性的，因此需要定期刷新单元以保存数据。因此，使用太大的DRAM意味着更高的功耗，直接影响电池供电的热成像应用的使用寿命。为了应对DRAM的内存挑战，相机OEM正在使用替代内存技术，例如HyperRAM内存。HyperRAM基于DRAM架构并包含内置自刷新电路。HyperRAM仅需要mA的工作电流，功耗仅为DRAM的一小部分（见表1），使其能效足以满足便携式应用的需求。

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表：HyperRAM与单数据速率(SDR)DRAM的比较。[*注意：比较是使用Mb设备作为基础。]（：InfineonTechnologies）HyperBus内存接口和协议提供相当于DDR的吞吐量–MBps–同时仅需要个引脚用于数据传输。无需实施昂贵的DDRDRAM存储器*，可以在FPGA的软核IP中实施门数高效的HyperBus存储器*，从而使其成为片外扩展存储器的和高效方法（见图1）。

图1：（左）使用外部DDRSDRAM和NOR闪存的相机需要两条总计个引脚的内存总线，从而将PCB层数增加到六层或更多。（右）使用HyperRAM和HyperFlash作为外部存储器的相机可以通过个引脚的单总线进行通信，并且只需要两到四个PCB层。（：英飞凌科技）大多数相机设计还需要外部NORFlash来存储参数和其他重要信息，这些信息需要在电源关闭（电池供电）或断电时保留。对于标准NOR闪存，总线接口将需要另外个引脚，使引脚总数达到个。作为NOR闪存的替代品，OEM可以使用HyperFlash存储器。HyperFlash是使用HyperBus接口的NORFlash。这使*能够利用相同的总线来连接HyperRAM和HyperFlash设备，以进一步减少总引脚数。在这种情况下，接口总共只需要个引脚：个引脚用于数据传输，另外1个引脚用作芯片选择。将此与单独的DDRDRAM和QSPINOR闪存设备可能需要的+个引脚进行比较。请注意，HyperRAM扩展存储器也可用于工业机器视觉应用，作为图像存储器DRAM的替代品。HyperRAM采用低引脚数封装，密度范围从Mb到Mb，支持HyperBus和八通道xSPIJEDEC兼容接口。HyperBus得到合作伙伴生态*的支持，并且HyperBus内存*也可用作RTLIP，用于在FPGA中实现*。热像仪开发人员必须应对与光学相机设计人员面临的挑战不同的挑战。通过选择符合热成像*要求的外部存储器技术，OEM可以简化信号*、减少所需的PCB层数、降低总体*成本并降低功耗以延长使用寿命。免责声明：本文为转载文章，转载此文目的在于传递更多信息，版权归原作者所有。本文所用*、图片、文字如涉及作品版权问题，请联系小编进行处理。推荐阅读：用于GaNHEMT的超快分立式短路保护为小型电机驱动设计设计快速反应反馈*配置拉满！深圳国际半导体展聚势归来，展商阵容早知道！电池管理*创新如何提高电动汽车采用率模拟量信号隔离器应用和选型