Båndpas, langpas, kortpas – kan man ikke skelne dem fra hinanden? Alt du behøver at vide om valg af infrarødt filter

En indkøbsspecialist, der var relativt ny inden for feltet, fortalte os engang en historie. Deres team var ved at udvikle et infrarødt temperaturmålingsmodul. De valgte et langpasfilter. Under fejlfinding fandt de en unormal reaktion på kortbølgeinterferens. To ugers kodekontrol senere kunne de endelig spore problemet tilbage til filteret. Det, de faktisk havde brug for, var et båndpas, ikke et langpasfilter.

To uger.

Denne type fejl sker oftere i denne branche, end de fleste er villige til at indrømme. Årsagen er enkel: båndpas, langpas og kortpas lyder nogenlunde ens, men deres funktionelle forskelle er fundamentale. Hvis man tager fejl i udvælgelsesfasen, betaler fejlfindingscyklussen prisen.

Denne artikel forklarer logikken bag alle tre typer og besvarer nogle af de oftest stillede spørgsmål under filtervalg.

Hvad er et langpasfilter, og hvornår bruger man det?

EN langpasfilter transmitterer kun lys med bølgelængder, der er længere end et bestemt grænsepunkt. Alt lys med bølgelængder, der er kortere end grænsepunktet, blokeres.

Her er et konkret eksempel: et langpasfilter med en afskæringsbølgelængde på 700 nm blokerer alt synligt lys under 700 nm, mens det transmitterer nær-infrarødt og mellem- til fjern-infrarødt lys over 700 nm.

Denne type filter er velegnet til applikationer, hvor man skal blokere alt kortbølget lys og lade længere bølgelængder passere frit. Det mest typiske anvendelsestilfælde er i frontenden af ​​termiske billeddannelsessystemer – den 8-14 μm langbølgede infrarøde stråling skal nå detektoren, mens synligt lys og nærinfrarødt lys er fuldstændig uønsket. Et enkelt langpasfilter løser problemet med en simpel struktur.

MULTI IR's langpasserie dækker flere afskæringsbølgelængdenoder fra nær-infrarød til mellem- og fjern-infrarød, med stabile leverancer inden for termisk billeddannelse, pyrometre, branddetektering og andre applikationer.

Langpasfilteret har dog en klar begrænsning: det blokerer kun korte bølgelængder. Det blokerer ikke lange bølgelængder. Hvis dit system har interferens fra bølgelængder, der er længere end dit målbånd, kan langpasfilteret ikke håndtere det. Det er her, båndpas kommer ind i billedet.

Hvad er et shortpassfilter? Dets anvendelsesmuligheder er færre, end du måske tror

EN kortpasfilter gør det modsatte af en longpass-stråling – den transmitterer kun lys med bølgelængder kortere end afskæringspunktet, mens den blokerer alle længere bølgelængder.

I det infrarøde domæne anvendes kortpasfiltre betydeligt sjældnere end langpas- eller båndpasfiltre. Det mest almindelige scenarie er, når et system skal isolere infrarød stråling over en bestemt bølgelængde fuldstændigt, samtidig med at signalet bevares i kortbølgebåndet. For eksempel bruger visse kamerasystemer til synligt lys, der kræver nær-infrarød afvisning, kortpasfiltre til blokering.

Kerneværdien ved en shortpass-teknik er, at den blokerer lange bølgelængder. Hvis dit behov er at eliminere alt lys over en bestemt bølgelængde, er shortpass det mest ligefremme valg.

Hvad er et båndpasfilter, og hvorfor er det den mest anvendte type i infrarøde sensorapplikationer?

EN båndpasfilter har både en nedre og en øvre afskæringskant – den transmitterer kun lys inden for et specifikt bølgelængdeområde, mens den blokerer både kortere og længere bølgelængder.

Dette "specifikke område" er dets transmissionsbånd. Transmissionsbåndet beskrives ved dets start- og slutpositioner. For eksempel er et transmissionsbånd fra 3000 nm til 5000 nm, hvor alle kortere og længere bølgelængder er blokeret, et båndpasfilter. I branchen kaldes produkter med et båndbredde-til-center-bølgelængdeforhold på over 5%–20% ofte for bredbåndsfiltre. For eksempel tillader et båndpasfilter centreret ved 850 nm med en halv båndbredde på 40 nm omtrent kun området 830-870 nm at passere, mens det blokerer alt andet.

Båndpasfiltre er de mest anvendte inden for infrarød sensorering, fordi langt de fleste sensorapplikationer deler ét fælles krav: kun signalet fra målbølgelængdebåndet er nødvendigt – alt andet afvises.

Gasdetektion kræver kun den maksimale absorption af målgas. Nær-infrarød ansigtsgenkendelse kræver kun illuminatorens emissionsbånd. Laserafstandsmåling kræver laserens specifikke emissionsbølgelængde. Time-of-flight-måling kræver det smalle bånd, der svarer til den transmitterede puls. Ingen af ​​disse scenarier er opfyldt ved at "blokere kun den ene side". De kræver, at begge sider blokeres, så kun målbåndet er tilbage.

Er et smalbåndsfilter en separat kategori? Hvordan relaterer det sig til båndpas?

EN smalt båndpasfilter er fundamentalt set en delmængde af båndpasfiltre. Den eneste forskel er bredden af ​​transmissionsbåndet.

I branchen kaldes produkter med et forhold mellem båndbredde og centerbølgelængde på mindre end 1%–5% generelt for smalbåndsfiltre. Denne grænse er dog ikke en branchestandard – definitionerne af "smalbånd" varierer mellem leverandører. Når du vælger, skal du altid se på den specifikke FWHM-værdi (Full Width at Half Maximum), ikke kun navnet.

Smalbåndsfiltre bruges i applikationer, der kræver ekstremt høj bølgelængderenhed: kanalisolation i laserkommunikation, karakteristisk absorptionstoppevalg i gasdetektion og excitations- og emissionsbølgelængdeseparation i fluorescensdetektion. I disse scenarier ville det at lade blot et par ekstra nanometer out-of-band-lys komme ind forurene signalet. Smalbånd er den eneste mulige løsning.

MULTI IR's infrarøde smalbåndsfiltre er fremstillet med en centerbølgelængdetolerance inden for ±2 nm – et præcisionsniveau, der er blevet valideret i gasdetektion og laserapplikationer.

Sådan finder du hurtigt ud af, hvilken type du har brug for

Stil dig selv tre spørgsmål – det er nok.

1. Skal jeg blokere den ene side eller begge sider?

Hvis du kun har brug for at blokere korte bølgelængder, skal du vælge langpas. Hvis du kun har brug for at blokere lange bølgelængder, skal du vælge kortpas. Hvis du har brug for at blokere begge sider, skal du vælge båndpas.

2. Hvor bredt er mit målsignalbånd?

Hvis dit målbånd er meget bredt (f.eks. hele det melleminfrarøde område på 8-14 μm), kan bredbånd eller langpas være tilstrækkeligt. Hvis dit målbånd er meget smalt (f.eks. CO₂-absorptionstoppen på 4,26 μm), kræves smalbånd.

3. Er der interferenskilder på begge sider af mit målbånd?

Hvis ja, er båndpas den eneste type, der kan håndtere interferens fra begge sider samtidigt – hverken langpas eller kortpas kan gøre det.

Når du har besvaret disse tre spørgsmål, er filtertypen i bund og grund bestemt. Det resterende arbejde, efter at typen er bekræftet, er at definere den specifikke centerbølgelængde, båndbredde og blokeringsdybdeparametre baseret på dit systems kildeeffekt, detektorfølsomhed og måldetektionsnøjagtighed.

Et spørgsmål der ofte dukker op:

For det samme bølgelængdebånd er båndpas dyrere end langpas – hvorfor? Hvor kommer den ekstra omkostning fra?

Det kommer fra belægningens kompleksitet.

En longpass-metode kræver belægningsdesign på kun én afskæringskant – relativt ligetil. En bandpass-metode kræver samtidig kontrol af positionen og hældningen af ​​to afskæringskanter, med betydeligt flere belægningslag og højere krav til stabiliteten af ​​belægningsudstyret og processtyring. Jo smallere båndbredden er, desto vanskeligere er belægningsdesignet – antallet af lag kan nå snesevis eller endda hundredvis, og kravene til vakuumkammermiljøet nærmer sig krævende niveauer.

Så når du ser to filtre med markant forskellige priser, så drag ikke forhastede konklusioner om, at det ene er for dyrt. Tjek først typen og båndbredden – disse to parametre alene forklarer det meste af prisforskellen.

Båndpas, langpas og kortpas er ikke tre søskende med lignende navne. De er tre fundamentalt forskellige optiske løsninger til tre forskellige problemer. Forstå grænserne for hver type, og du vil ikke gå galt i byen med filtervalget.

Hvis du stadig er usikker på, hvilket filter du skal vælge, eller hvis du har eksisterende systemparametre, du gerne vil krydstjekke, bedes du kontakte MULTI IR's tekniske team. Vi fører komplette serier, der dækker båndpas, langpas og kortpas – fra nær-infrarød til mellem- og fjern-infrarød – og understøtter brugerdefinerede specifikationer med målte spektralkurver.

MULTI-IR
Fuld serie infrarøde båndpas-, smalbånds-, langpas- og kortpasfiltre på lager – dækker hele spektret fra nær-infrarød til mellem- og fjern-infrarød. Over 10.000 typer infrarødfølsomme komponenter er tilgængelige.
Top 3 globalt inden for samlet styrke.
Nationalt niveau "Lille kæmpe" specialiseret og sofistikeret virksomhed.

Hjemmeside: www.mirhz.com
Globalt websted: www.miroptech.com