א חיישן מצלמה תרמית (נקרא גם an חיישן אינפרא אדום אוֹ חיישן IR) הוא מרכיב הליבה של מכשיר הדמיה תרמית המזהה קרינה אינפרא אדומה (חוֹם) הנפלט על ידי עצמים וממיר אותו לאות אלקטרוני. אות זה מעובד לאחר מכן ליצירת ייצוג חזותי של הבדלי טמפרטורה, ידוע בתור א תרמוגרם. בניגוד למצלמות באור נראה, חיישנים תרמיים “לִרְאוֹת” חום ולא אור, מה שמאפשר להם לפעול בחושך מוחלט, דרך עשן, עֲרָפֶל, או מעורפלים אחרים.

---

איך זה עובד

1. זיהוי אינפרא אדום:
   • כל האובייקטים מעל האפס המוחלט (-273מעלות צלזיוס) פולט קרינת אינפרא אדום.
   • החיישן מזהה אורכי גל ב אינפרא אדום עם גלים ארוכים (LWIR) ספֵּקטרוּם (8-14 מיקרומטר), התואם את החום הנפלט מרוב החפצים היומיומיים.
2. המרת חום לאות:
   • הפיקסלים של החיישן סופגים קרינת אינפרא אדומה, גורם לשינוי טמפרטורה.
   • שינוי זה מומר לאות חשמלי (מתח או התנגדות).
3. עיבוד תמונה:
   • אותות מתורגמים לתמונה תרמית, עם צבעים או גווני אפור המייצגים שינויים בטמפרטורה (לְמָשָׁל, אדום = חם, כחול = קר).

---

סוגי עיקריים של חיישנים תרמיים

סוּג	איך זה עובד	אפליקציות
מיקרובולומטר	משתמש בנגדים זעירים רגישים לחום (פיקסלים) שמשנים את ההתנגדות עם הטמפרטורה. נפוץ במערכות לא מקוררות.	מל"טים, בִּטָחוֹן, בדיקות תעשייתיות.
גלאי פוטון	משתמש בחומרים מוליכים למחצה (לְמָשָׁל, InSb, HgCdTe) שמייצרים אלקטרונים כאשר הם נחשפים ל-IR. דורש קירור (קירור קריוגני או סטירלינג).	צבאי, מחקר מדעי, אַסטרוֹנוֹמִיָה.
פירואלקטרי	מזהה שינויי טמפרטורה מהירים (לְמָשָׁל, חישת תנועה). לא להדמיה סטטית.	גלאי תנועה, אזעקות פולשים.

---

מפרט מפתח

1. רזולוציה:
   • ספירת פיקסלים (לְמָשָׁל, 160×120, 320×240, 640× 512). רזולוציה גבוהה יותר = פרטים עדינים יותר.
2. רגישות תרמית (NETD):
   • הפרש טמפרטורה שווה ערך לרעש: ערכים נמוכים יותר (<50 mK) פירושו יכולת טובה יותר לזהות הבדלי טמפרטורה קטנים.
3. טווח ספקטרלי:
   • LWIR (8-14 מיקרומטר) לרוב השימוש הצרכני/תעשייתי; מָהִיר (3-5 מיקרומטר) לזיהוי טמפרטורה גבוהה או גז.
4. קצב מסגרת:
   • מהירות לכידת התמונה (לְמָשָׁל, 9 הרץ עבור דגמים בסיסיים, 60 הרץ עבור יישומים במהירות גבוהה).
5. טווח טמפרטורות:
   • מ-40°C עד +2000°C+ (תלוי בסוג החיישן).

---

חיישנים לדוגמה

1. פליר בוסון (מיקרובולומטר):
   • 640× 512 רזולוציה, NETD <50 mK, משמש ברחפנים ומצלמות תרמיות כף יד.
2. טלדיין FLIR Tau 2 (מיקרובולומטר):
   • 640× 512 רזולוציה, מחוספס לשימוש צבאי/תעשייתי.
3. חפש Thermal CompactPRO (מיקרובולומטר):
   • 320רזולוציה ×240, תואם לסמארטפון.
4. Sofradir Quantum Well אינפרא אדום Photodetector (QWIP):
   • חיישן MWIR מתקדם לזיהוי גז ותעופה וחלל.

---

אפליקציות

• כיבוי אש: זיהוי נקודות חמות באמצעות עשן.
• הדמיה רפואית: בדיקת חום או דלקת.
• ביקורת מבנים: מצא נזילות בידוד או תקלות חשמל.
• ניטור חיות בר: עקוב אחר חיות בלילה.
• רכב: מערכות ראיית לילה למכוניות.
• תַעֲשִׂיָתִי: צג מכונות להתחממות יתר.

---

מגבלות

• עֲלוּת: חיישנים ברזולוציה גבוהה (לְמָשָׁל, 640× 512) יקרים.
• הפרעות סביבתיות: גֶשֶׁם, אָבָק, או משטחים מחזירי אור (לְמָשָׁל, זְכוּכִית) יכול לעוות קריאות.
• אין פרט גלוי: תמונות תרמיות חסרות מרקם/צבע הנראה בתמונות באור נראה.

---

רדיומטרי לעומת. חיישנים לא רדיומטריים

• רדיומטרי: ספק נתוני טמפרטורה עבור כל פיקסל (משמש בבדיקות וניתוחים).
• לא רדיומטרי: הצג שיפוע חום אך אין ערכי טמפרטורה מדויקים (משמש במעקב בסיסי).

---

מקורר לעומת. חיישנים לא מקוררים

מאפיין	חיישנים מקוררים	חיישנים לא מקוררים
שיטת קירור	מצנן קריוגני או סטירלינג (עד ~-200 מעלות צלזיוס).	אין קירור (לפעול בטמפ' הסביבה).
רגיש	גבוה במיוחד (לְגַלוֹת <10 הבדלי mK).	לְמַתֵן (50-100 מ"ק).
עֲלוּת	גבוה מאוד ($10,000+).	במחיר סביר ($500-$5,000).
השתמש במקרים	צבאי, זיהוי גז, מחקר מדעי.	מזל"טים לצרכנים, בִּטָחוֹן, בדיקות HVAC.

---

מדעי החומר

• חומר עדשה: גרמניום (מעביר אור IR) או זכוכית כלקוגניד.
• מערך פיקסל: תחמוצת ונדיום (קוֹל) או סיליקון אמורפי (א-סי) עבור מיקרובולומטרים.

---

מגמות עתידיות

• הַזעָרָה: חיישנים קטנים יותר עבור סמארטפונים וחפצים לבישים.
• אינטגרציה של AI: ניתוח חיישן לזיהוי אנומליות אוטומטי.
• חיישנים רב-ספקטרליים: שלב תרמית, חָזוּתִי, ונתוני LiDAR.

---

בקצרה, א חיישן מצלמה תרמית האם ה “עַיִן” שרואה חום, המאפשרת למכונות לתפוס את העולם מעבר לאור הנראה. היכולות שלו מעוצבות על ידי רזולוציה, רְגִישׁוּת, ודרישות קירור, מה שהופך אותו לכלי קריטי בתחומים מתגובת חירום ועד יעילות אנרגטית.