Лентов, дългопропусков, късопропусков – не можете да ги различите? Всичко, което трябва да знаете за избора на инфрачервен филтър

Специалист по покупките, който беше сравнително нов в областта, веднъж ни разказа история. Екипът им разработваше инфрачервен модул за измерване на температура. Избраха дългопропускащ филтър. По време на дебъгването откриха аномален отговор на късовълнова интерференция. Две седмици след проверка на кода, най-накрая проследиха проблема до филтъра. Всъщност им трябваше лентов, а не дългопропускащ филтър.

Две седмици.

Този тип грешки се случват по-често в тази индустрия, отколкото повечето хора са склонни да признаят. Причината е проста: лентовите, дългопропусковите и късопропусковите звучат донякъде сходно, но функционалните им разлики са фундаментални. Ако сгрешите на етапа на избор, цикълът на отстраняване на грешки ще ви плати цената.

Тази статия обяснява логиката зад трите типа и отговаря на някои от най-често задаваните въпроси по време на избора на филтър.

Какво е дългопропусклив филтър и кога се използва?

А дългопропусков филтър пропуска само светлина с дължини на вълните, по-дълги от определена гранична точка. Цялата светлина с дължини на вълните, по-къси от граничната точка, се блокира.

Ето един конкретен пример: дългопропускащ филтър с дължина на вълната на сключване 700 nm блокира цялата видима светлина под 700 nm, като същевременно пропуска близката инфрачервена и средната до далечната инфрачервена светлина над 700 nm.

Този тип филтър е подходящ за приложения, където е необходимо да блокирате цялата късовълнова светлина и да пропуснете свободно по-дългите дължини на вълните. Най-типичният случай на употреба е в предния край на термовизионните системи – дълговълновият инфрачервен спектър с дължина 8–14 μm трябва да достигне до детектора, докато видимата светлина и близката инфрачервена светлина са напълно нежелани. Единичен дългопропускащ филтър решава проблема с проста структура.

Дългопропускащата серия на MULTI IR обхваща множество възли с гранични дължини на вълната от близък инфрачервен до среден и далечен инфрачервен спектър, със стабилни доставки в термовизионни изображения, пирометри, пожароизвестители и други приложения.

Дългопропускащият филтър обаче има ясно ограничение: той блокира само къси дължини на вълните. Не блокира дълги дължини на вълните. Ако вашата система има смущения от дължини на вълните, по-дълги от целевата ви лента, дългопропускащият филтър не може да ги адресира. Тук се намесва лентовият филтър.

Какво е късопропускащ филтър? Случаите му на употреба са по-малко, отколкото си мислите

А късочестотен филтър прави обратното на longpass – пропуска само светлина с дължини на вълните, по-къси от точката на прекъсване, като блокира всички по-дълги дължини на вълните.

В инфрачервения диапазон, късопропускащите филтри се използват значително по-рядко от дългопропускащите или лентовите филтри. Най-често срещаният сценарий е, когато системата трябва напълно да изолира инфрачервеното лъчение над определена дължина на вълната, като същевременно запази сигнала в късовълновия диапазон. Например, някои системи камери с видима светлина, които изискват потискане на близката инфрачервена област, използват късопропускащи филтри за блокиране.

Основната стойност на късопропускливия лъч е, че той блокира дългите дължини на вълните. Ако изискването ви е да елиминирате цялата светлина над определена дължина на вълната, късопропускливият лъч е най-лесният избор.

Какво е лентов филтър и защо е най-широко използваният тип в приложенията за инфрачервено наблюдение?

А лентов филтър има както долна, така и горна граница на прекъсване – пропуска само светлина в рамките на определен диапазон на дължината на вълната, като блокира както по-къси, така и по-дълги дължини на вълната.

Този „специфичен диапазон“ е неговата лента на предаване. Лентата на предаване се описва от началната и крайната си позиция. Например, лента на предаване от 3000 nm до 5000 nm, с блокирани всички по-къси и по-дълги дължини на вълната, е лентов филтър. В индустрията продукти със съотношение на лентата към централната дължина на вълната по-голямо от 5%–20% често се наричат ​​широколентови филтри. Например, лентов филтър, центриран на 850 nm с половин лента от 40 nm, пропуска приблизително само диапазона 830–870 nm, докато блокира всичко останало.

Лентовите филтри са най-широко използваните в инфрачервеното сондиране, защото по-голямата част от сензорните приложения споделят едно общо изискване: необходим е само сигналът от целевата лента с дължини на вълната – всичко останало се отхвърля.

Детекцията на газ изисква само пика на абсорбция на целевия газ. Разпознаването на лица в близката инфрачервена област изисква само емисионната лента на осветителя. Лазерното определяне на разстоянието изисква специфичната дължина на вълната на излъчване на лазера. Временно-пролетното определяне на разстоянието изисква тясната лента, съответстваща на предадения импулс. Нито един от тези сценарии не е удовлетворен чрез „блокиране само на едната страна“. Те изискват и двете страни да бъдат блокирани, оставяйки само целевата лента.

Теснолентовият филтър отделна категория ли е? Как се свързва с лентовия филтър?

А теснолентов филтър е по същество подмножество на лентовите филтри. Единствената разлика е ширината на лентата на предаване.

В индустрията продуктите със съотношение между честотната лента и дължината на вълната в центъра по-малко от 1%–5% обикновено се наричат ​​теснолентови филтри. Тази граница обаче не е индустриален стандарт – определенията за „теснолентов“ варират при различните доставчици. Когато избирате, винаги гледайте конкретната стойност на FWHM (пълна ширина при половин максимум), а не само името.

Теснолентовите филтри се използват в приложения, които изискват изключително висока чистота на дължината на вълната: изолиране на канали в лазерната комуникация, селекция на характеристични абсорбционни пикове при откриване на газове и разделяне на дължините на вълните на възбуждане и емисия при флуоресцентно откриване. В тези сценарии, допускането само на няколко допълнителни нанометра светлина извън лентата би замърсило сигнала. Теснолентовите филтри са единствената жизнеспособна опция.

Инфрачервените теснолентови филтри на MULTI IR са произведени с толеранс на централната дължина на вълната в рамките на ±2 nm – ниво на прецизност, валидирано в приложения за откриване на газове и лазери.

Как бързо да определите кой тип ви е необходим

Задайте си три въпроса – това е достатъчно.

1. Трябва ли да блокирам едната страна или и двете страни?

Ако трябва да блокирате само къси дължини на вълните, изберете дългопропускащ. Ако трябва да блокирате само дълги дължини на вълните, изберете късопропускащ. Ако трябва да блокирате и двете страни, изберете лентов пропускащ.

2. Колко широка е моята целева сигнална лента?

Ако целевата ви лента е много широка (например целият среден инфрачервен диапазон 8–14 μm), широколентовият или дългопропускащият режим може да са достатъчни. Ако целевата ви лента е много тясна (например, абсорбционният пик на CO₂ 4,26 μm), е необходима теснолентова лента.

3. Има ли източници на смущения от двете страни на целевата ми лента?

Ако отговорът е да, лентовият режим е единственият тип, който може да се справи с смущенията от двете страни едновременно – нито дългопропускливият, нито късопропускливият режим могат да направят това.

След като отговорите на тези три въпроса, типът филтър е по същество определен. Оставащата работа, след потвърждаване на типа, е да се дефинират специфичните параметри на централната дължина на вълната, честотната лента и дълбочината на блокиране въз основа на мощността на източника на вашата система, чувствителността на детектора и точността на откриване на целта.

Един въпрос, който възниква често:

За една и съща дължина на вълната, лентовият пропускащ диапазон е по-скъп от дългопропускащия – защо? Откъде идват допълнителните разходи?

Това се дължи на сложността на покритието.

Дългопроходният метод изисква проектиране на покритието само на един отрязан ръб – сравнително лесно. Лентовият метод изисква едновременен контрол на позицията и наклона на два отрязани ръба, със значително повече слоеве покритие и по-високи изисквания към стабилността на оборудването за нанасяне на покритие и контрола на процеса. Колкото по-тясна е честотната лента, толкова по-труден е дизайнът на покритието – броят на слоевете може да достигне десетки или дори стотици, а изискванията към средата на вакуумната камера се доближават до взискателни нива.

Така че, когато видите два филтъра със значително различни цени, не правете прибързани заключения, че единият е прекалено скъп. Първо проверете типа и честотната лента – тези два параметъра сами по себе си обясняват по-голямата част от разликата в цената.

Лентовият, дългопропусковият и късопропусковият филтър не са три братя и сестри с сходно звучащи имена. Те са три фундаментално различни оптични решения за три различни проблема. Разберете границите на всеки тип и няма да сбъркате при избора на филтър.

Ако все още не сте сигурни кой филтър да изберете или ако имате съществуващи системни параметри, които бихте искали да проверите, моля, свържете се с техническия екип на MULTI IR. Ние предлагаме пълна серия продукти, обхващащи лентови, дългопропускащи и късопропускащи – от близък инфрачервен до среден и далечен инфрачервен спектър – и поддържаме персонализирани спецификации с измерени спектрални криви.

МУЛТИ-ИНФРАЧЕРВЕН
Пълна серия инфрачервени лентови, теснолентови, дългопропускащи и късопропускащи филтри на склад – покриващи целия спектър от близката до средната и далечната инфрачервена област. Налични са над 10 000 вида чувствителни към инфрачервени лъчи компоненти.
Топ 3 в световен мащаб по всеобхватна сила.
Специализирано и сложно предприятие на национално ниво „Малък гигант“.

Уебсайт: www.mirhz.com
Глобален сайт: www.miroptech.com