非制冷红外焦平面探测器及其典型应用
非制冷周扫红外
非制冷周扫红外
非制冷周扫红外技术是一种利用被测物体辐射的红外能量进行热成像分析的技术。
相比传统的制冷红外技术，非制冷周扫红外具有更多的优势和应用前景。
首先，非制冷周扫红外技术不需要使用制冷设备来冷却红外传感器，因此减小
了设备体积和重量，降低了成本，并且使设备更加便携。
这使得非制冷周扫红外在许多领域中得到了广泛的应用，包括工业检测、医学诊断、建筑热学、环境监测等。
其次，非制冷周扫红外技术具有更快的响应时间和更高的灵敏度。
由于非制冷
红外传感器的响应速度较快，几乎可以实时获得红外图像。
这使得非制冷周扫红外可以应用在需要快速检测和监测的场景中，例如工业生产线上的故障诊断、医学手术中的组织病理学检测等。
此外，非制冷周扫红外技术还具有更广泛的温度范围和更高的温度分辨率。
制
冷红外技术受限于其制冷能力和制冷系统的稳定性，常常不能在极高或极低的温度条件下工作。
而非制冷周扫红外可以在更广泛的温度范围内进行热成像分析，并且具有更高的温度分辨率，能够提供更精准的温度信息。
综上所述，非制冷周扫红外技术具有更加便携、响应速度更快、灵敏度更高、
温度范围更广、温度分辨率更高等优势。
随着技术的不断发展和创新，非制冷周扫红外技术将在更多领域中得到应用，并且为我们提供更全面、精准的热成像分析。
非制冷红外焦平面探测器及其典型应用
LWIR
• 长波红外在地面大 气环境的传输最好 • 长波红外与室温目 标的红外辐射光谱 的匹配最好 • 战场环境烟雾环境 Байду номын сангаас应性好 • 非制冷长波红外成 像成本较低
4
红外成像技术优势
隐蔽性好 全天时
被动式目标成像与识别，隐 蔽性好 能真正做到24小时全天时监控， 不受白天黑夜影响 不受电磁影响，能远距离精 确跟踪热目标 可穿透烟雾、雾霾、云雾成像， 在恶劣天气条件下的成像效果 几乎不受影响。
国内红外成像市场发展
与全球红外成像市场相比，国内红外成像市场整体还不太成熟； 国内装备市场底子偏薄、成长空间可观； 测温工具、单目手持夜视个人装备等领域还有很大的增长空间； 随着红外成像在安防、汽车夜间辅助驾驶、无人机、手机等领域的应用，我国 民用红外成像有望呈现爆发式增长。
9
红外成像探测器技术
制冷光子型
原理：光子型探测 优势：成像距离远，成像清晰，响应时间快，可高帧频工作（400Hz)； 劣势：系统功耗大，体积大，成本高，运行时间受制冷机寿命限制； 应用：红外雷达，光电吊舱，导引头等远距离观测与跟踪高端军用
非制冷热式
原理：热式探测原理 优势：SWaP-C 劣势：成像距离较近，不适合点目标，成像图形噪声高 应用：单兵武器、低成本导引头等军用及电力测温、安防，汽车，工业检 测等民用市场
非制冷红外成像技术流派
20世纪90 年代末，非制冷红外焦平面探测器的技术流派基本定型，下图是现今市场上仍保 持占有率的两类micro-bolometer技术（VOx和a-Si ）及其承袭关系。
VOx
Honeywell 1990~1994 LORAL 1996 LOCKHEED MARTIN 2000 SCD NEC BAe System ROCKWELL 1996 BOEING 2001 DRS RAYTHEON Vision System 1992 1997 INDIGO 2004 2004 FLIR L-3 Communications ULIS AMBER HUGHES 1997
国外非制冷红外焦平面阵列探测器进展
Ｄｅ ｅｏ ｍ ｅ ｔｏ ｒ ｉｎ Ｕｎｃ ｏ ｅ ｄ Ｉ Ｄｅｅ ｔ ｒ
Ｌ －ｕｉ Ｗ ＡＮＧ ｎ —ｕ ， ＥＩＹａ ｇ ， Ｒｏ ｇ ｒ ｉ ＣＨＥＮ ａ — ａ Ｍｉｏ ｈ ｉ
Ｉ Ｆ Ａ探测器 等 。 ＲＰ
启动快及稳定性好等优点 ， 满足 了民用红外系统和 部分军事红外系统对长波红外探测器的迫切需要。 事实表明， 采用非制冷 Ｉ ＦＡ探测器的轻型红外热 ＲＰ 像仪系统逐渐增多 ， 中采用 的规格 主要有 １０× 其 ６
１０元 、５ ２ ２６×１８元和 ３０× ４ ２ ２ ２０元 等 。一些 较 大规
辐射 热计 的发展 状 况 ， 时也 介 绍 了 近年 出现 的一 同 些新 型非 制 冷 ＩＦ Ａ 探 测 器 技 术 ， 硅 一绝 缘 体 ＲＰ 如 （Ｏ） Ｓ Ｉ 二极管 非 制 冷 Ｉ ＦＡ 探测 器 、 材料 微 悬 臂 ＲＰ 双 梁非 制 冷 Ｉ Ｆ Ａ探 测 器 、 用 热 光 效 应 的 非 制 冷 ＲＰ 利
（ ｏｔ ｈｎ ｅｅｒｈＩｓｔｔ ｏ ｌ ｔ －ｐｉ ， ｅｉｇ１０ １ ，ｈｎ ） Ｎ ｒ Ｃ ｉ Ｒ ｓａｃ ｔｕｅ ｆ ｅ ｒ ｏｔｓ Ｂ ｒｎ ００ ５ Ｃ ｉａ ｈ ａ ｎ ｉ Ｅ ｃｏ ｃ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｕｎ ｏ ｌ ｄ ｉ ｆ ｅ ｅｅ ｔｒｉ ｏ ｅ ｔｐ ｆｔ ｅ ｍｏ ｔｆ ｔｅ ｏｖ ｄ ｉ ｒ ｅ ｅ ｅ ｔ ｒ ｎ ａ ｉ ｅ ｍｉ ｔｒ ｎ ｓ ｒ ｃ ： ｃ ｏｅ ｎｒ ｄ ｄ ｔ ｃｏ ｓ ｎ ｅ ｏ ｓ ａ ｖ ｌ ｅ ｎ ａ ｄ ｄ ｔ ｃｏｓ ａ ｄ ｈ ｓ ｗ ｄ ｌ ａ ｙ ａ ｄ ｒ ａ ｙ ｈ ｓ ｆｒ ｉ ｃｖｌａ ｐ ｌ ａｉｎ ．Ｉ ｅ ｐ ｐ ｒ ｔｅ ｓａｅ ｎ ｓｆｃ ｓ ｄ ｏ ｅ ｓａｅ ｏ ｒ ａ ｄ ｔ ｎ ｆｓ ｖ ｒｌｆｒ ｉｎ ｒｐ ｅ ｅ ｔ－ ｉｉ ｎ ａ ｐ ｉ ｔ ｓ ｎ ｔ ａ ｅ ， ｔｔ ｍｅ ｔ ｏ ｕ ｅ ｎ ｔ ｔｔ ｆ ｔ ｎ ｅ ｄ ｏ ｅ ｅ ａ ｅｇ ｅ ｒｓ ｎ ａ ｉ ｃ ｏ ｈ ｈ ｉ ｈ ａ ｒ ｏ ｔ ｅ ｕ ｃ ｏｅ ｎ ｒｒ ｄ ｄ ｔｃｏ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｉ ｎ ｏ ｌｄ ｉ ａ ｅ ｅｅ ｔｒ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ． ｖ ｆ ｓ
非制冷探测器
1 概非制冷探测器技术发展.doc况自上世纪90年代，非制冷凝视型红外热像仪迅速进入应用市场。
这种热像仪与制冷型凝视红外热像仪相比，虽然在温度分辨率等灵敏度方面还有很大差距，但具有一些突出的优点：不需制冷，成本低、功耗小、重量轻、小型化、启动快、使用方便、灵活、消费比高。
至今，非制冷红外焦平面阵列(FPA)技术已由小规模发展到中、大规模320×320和640×480阵列，在未来的几年内有望获得超大规模的1024×1024非制冷焦平面阵列（F PA）。
像素尺寸也由50μm减小到25μm，使焦平面灵敏度进一步提高。
这种非制冷红外成像系统在军用和民用领域应用越来越广泛，部分型号产品已装备部队，尤其在轻武器（枪械）瞄准具、驾驶员视力增强器、单兵头盔式观瞄、手持式（便携）热像仪等轻武器，以及部分导弹的红外成像末制导等方面，非致冷热像仪在近年内有望部分取代价格高、可靠性差、体积大而又笨重的制冷型热成像系统。
2 现状1978年美国Texas Instruments在世界上首次研制成功第一个非制冷红外热像仪系统，主要红外材料为α-Si（非晶硅）与BST(钛酸锶钡)。
1983年美国Honeywell开始研制室温下的热探测器，使用了硅微型机械加工技术，使热隔离性提高，成本降低。
1990-1994年美国很多公司从Honeywell获技术转让，使以VOx（氧化钒）为探测材料的非制冷探测器得到了迅速广泛发展。
VOx材料具有较高的热电阻系数，目前世界上性能最好的非制冷探测器就是采用VOx材料制备的，主要采用8~14μm波段3 20×240和160×120元的非制冷FPA器件，其结构按部件功能模块化（诸如，光学模块、FPA组件模块、信号读出处理电路模块和显示模块）。
目前市场上有热像仪整机产品，也有各种功能模块单独出售，供用户选用。
3 国外主要几家公司研制生产状况目前，国际上美国、法国、英国和日本的非制冷红外探测器研制生产水平居世界领先水平。
非制冷面阵红外测温
非制冷面阵红外测温
随着科技的发展，非制冷面阵红外测温技术在各个领域得到了广泛应用。
这种技术具有诸多优势，不仅为人们提供了便捷的测温方式，还为各行各业带来了前所未有的机遇。
一、非制冷面阵红外测温技术简介
非制冷面阵红外测温技术是一种基于红外探测器的光电转换技术。
与传统的热电偶、热敏电阻等接触式测温方法相比，非制冷面阵红外测温技术具有无接触、快速、准确等特点，能在-50℃至+300℃的范围内实现高精度测温。
二、技术原理与优势
非制冷面阵红外测温技术的工作原理是：红外探测器接收物体发出的红外辐射，将其转换为电信号，再通过信号处理电路将电信号转换为温度值。
与其他测温方法相比，非制冷面阵红外测温技术具有以下优势：
1.非接触测量：无需与被测物体接触，避免了对物体的磨损和损坏，同时减少了人为误差。
2.响应速度快：面阵探测器具有较高的响应速度，可在短时间内实现对物体的测温。
3.抗干扰能力强：红外测温技术不受电磁场、磁场等因素的影响，能在恶劣环境中正常工作。
4.宽温度范围：非制冷面阵红外测温技术可在较大温度范围内实现高精度测温。
5.易于集成：面阵红外探测器结构紧凑，易于与其他传感器和设备集成，
便于实现自动化测温。
三、应用领域与前景
非制冷面阵红外测温技术在众多领域得到了广泛应用，如工业生产、医疗保健、环境监测、交通运输等。
随着技术的不断进步，非制冷面阵红外测温设备的性能和可靠性得到了进一步提高，未来将在更多领域得到应用，为人类社会带来更多便捷和福祉。
总之，非制冷面阵红外测温技术凭借其独特的优势，已成为现代测温领域的一大热门。
非制冷红外成像技术及其应用
非制冷红外成像技术及其应用蔡毅昆明物理研究所，云南，昆明，650223摘要：红外成像技术与微光图像增强技术是夜视技术的主要组成部分。
非制冷红外成像技术包括量子型和热探测型成像技术两种，都是红外热成像技术的最新成就之一。
在本文中，比较了这两种技术的特点，讨论了非制冷红外成像技术的优点、发展趋势和应用。
关键词：非制冷，红外成像，应用Uncooled Infrared Imaging Technology and It’s ApplicationCAI YiKunming Insitute of Physics, Kunming, Yunnan, P.R.China, 650223Abstract: Night vision technology includes low-light-level image intensifier technology and infrared image technology. Uncooled infrared imaging technology is one of the newest achievements of infrared thermal imaging technology. Characterizations of the low-light-level image intensifier and Uncooled infrared imaging technologies are compared, then advantage, development and application of Uncooled infrared imaging technology is discussed in the paper.Keywords: Infrared Imaging，Uncooled Infrared Imaging，Application1．红外成像技术与微光图像增强技术的比较用于夜间观察的微光和热成像装置一般由信号接收、转换、处理和显示等四大部分组成。
6.5.1非制冷红外焦平面探测器的特点
第六章红外热成像器件与技术
6.5 非制冷红外焦平面探测器
非制冷红外焦平面探测器
◆非制冷红外焦平面探测器的特点◆热释电效应与热释电探测器
◆微测辐射热计
6.5 非制冷红外焦平面探测器6.5.1非制冷红外焦平面探测器的特点
非制冷红外焦平面探测器的特点
◆不需要制冷系统，具有低成本、低功耗、
长寿命、小型化和可靠性高等优点，是当前热成像技术发展和应用的热点之一。
——上世纪90年代非制冷焦平面探测器的诞生，为红外热成像技术带来了新的机会。
非制冷焦平面热成像技术的特点有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）。
高德红外：非制冷红外焦平面探测器批量生产大大降低产品成本 谨慎推荐评级
资 料 来源：民生证券研究院
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证券研究报告
1
股票报告网整理
高 德红 外（002414 ）
目录
一、2014 年公司营业收入中超过 70%来自军工 ............................................................................................... 3 二、非制冷型探测器批量生产大大降低产品成本.............................................................................................. 5 三、投资建议 .................................................................................................................................................. 6 四、风险提示 .................................................................................................................................................. 6
技术参数
1、制导体制全程被动红外成像自寻的制 导；2、武器系统总重量（kg）≤20；3、 弹体重 11.8 公斤，长 108 厘米，弹体 导弹重量（kg） ≤12.5；4、有效射程（m） 直径 12.6 厘米。发射管重 4.1 公斤， 75～2000；5、导弹直径（mm）130；6、导 长 119.8 厘米，直径 142.1 厘米，射程 弹长度（mm）1150；7、战斗部串联聚能破 约 2500 米。改进后的导弹重量降至 甲；8、静破甲深度（mm）≥800；9、命中 15.9 千克，射程增大至 4000 米。 概率≥90%。
制冷型及非制冷型红外探测器性能对比、应用领域分析
1 用于军事和科研领域的制冷型红外探测器发展情况适用于制冷型红外单色探测器的主流材料是InSb和碲镉汞。
InSb中波红外探测器技术相对成熟，比较容易做成低成本、大面积、均匀性好、高性能的探测器阵列。
但它也存在如工作温度不能提高等一些缺点。
适用于多波长探测的低温红外探测器的材料一般有三种，包括碲镉汞（HgCdTe）、量子阱（QWIPs）和Ⅱ类超晶格。
表6：制冷型红外探测器敏感材料对比敏感材料技术特点锑化铟技术成熟，成本较低，只能用于单色制冷红外探测器，军民大量应用，尤其以红外空空导弹为多。
碲镉汞通过改变镉的组份，可以精确的控制碲镉汞材料的禁带宽度，覆盖短波、中波和长波红外。
但是由于微小的组分偏差就会引起很大的带隙变化，其材料的稳定性、抗辐射特性和均匀性都相对较差，所以成品率较低，成本非常高。
量子阱生长技术成熟，并且生长面型均匀，受控性好；价格低廉、产量大、热稳定性高。
但其结构特殊性使得正入射光无法很好地被探测器吸收，致使量子阱探测器的量子效率并不理想。
Ⅱ类超晶格拥有较高的探测灵敏度，几乎可以与碲镉汞相媲美。
隧穿电流和暗电流均较小，对工作温度的要求相对宽松。
提高性能、缩小体积和降低成本是目前碲镉汞探测器的三大研究方向。
国内研究碲镉汞红外探测器的单位主要包括昆明物理研究所、高德红外。
昆明物理所从2006年就开始着手碲镉汞中波红外探测器的研发工作，并于2010年实现了量产。
2015年，昆明物理研究所量产的640×512中波红外探测器实现了在温度为110K，NETD为19.7mK，有效像元率为99.33%的技术指标，标志着我国中波探测器性能指标基本达到同一时期发达国家的技术水平。
据高德红外子公司高芯科技官网显示，该公司研制了国内最新款制冷型碲镉汞中波红外探测器CB12M MWIR，其面阵规格为1280×1024，像元尺寸为12μm，NETD小于20Mk（F2/F4）。
技术指标达到国内外顶尖水平。
非制冷红外探测器应用概述综述课件
科研领域
物理研究
非制冷红外探测器在物理研究中用于研究物质的热性质、热传导、热辐射等现象，为物理学科的发展提供实验支持。
化学研究
非制冷红外探测器在化学研究中用于研究化学反应过程中的热量变化、化学键的振动等，为化学学科的发展提供实验 支持。
生物研究
非制冷红外探测器在生物研究中用于研究生物体的温度分布、代谢过程等，为生物学的发展提供实验支 持。例如，在生物学研究中，非制冷红外探测器可用于观察生物体的温度分布和代谢过程，了解生物体 的生理状态和生命活动规律。
要点三
多光谱和多模式探测
非制冷红外探测器正朝着多光谱和多 模式探测方向发展。通过同时获取不 同波段的红外辐射信息，实现对目标 的多维度检测和分析，提高探测器的 应用范围和功能。
应用拓展
医疗健康
非制冷红外探测器在医疗领域的 应用不断拓展，如红外热像仪在 无损检测、肿瘤检测、皮肤疾病 诊断等方面的应用。通过实时监 测人体温度分布，为医疗诊断和 治疗提供重要信息。
类型与分类
类型
非制冷红外探测器主要有热电堆、热 电偶、热释电、光子探测器等类型。
分类
根据工作原理和应用领域，非制冷红 外探测器可以分为近红外、中红外和 远红外探测器等类型。
02
非制冷红外探测器的应 用领域
军事领域
目标检测与识别
武器瞄准与制导
非制冷红外探测器在军事上主要用于 远距离探测和识别目标，如敌方车辆 、人员和飞机等。
特性
非制冷红外探测器具有较高的灵敏度 、响应速度和稳定性，能够在室温下 工作，不需要液氮或机械制冷。
工作原理
原理
非制冷红外探测器利用热电效应或光电效应，将 接收到的红外辐射转换为电信号。
热电效应
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SWIR
• 可使用常规可见光 镜头，可透过玻璃 成像
• 可探测1.06μm及 1.55μm激光
• 可复现可见光图像 细节Fra bibliotekMWIR
• 在高温、潮湿的海 洋大气条件下，中 波红外的传输优于 长波红外
• 如舰船发动机等高 温目标中波红外特 征明显
• 中波制冷红外的技 术成熟度
LWIR
• 长波红外在地面大 气环境的传输最好
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红外成像技术—发展史
1800年， 赫胥尔发现了红外线 （水银温度计）
光机扫描、红外 摄像管技术
1800 1901年，Langley 利用探测到 1/4英里外的一头牛（电阻
1930
式测辐射热计）
1940
光机扫描红外成像技术 非制冷型红外成像技术
1956
AIM-9响尾蛇导弹
民用红外成像有望呈现爆发式增长。
9
红外成像探测器技术
制冷光子型
原理：光子型探测 优势：成像距离远，成像清晰，响应时间快，可高帧频工作（400Hz)； 劣势：系统功耗大，体积大，成本高，运行时间受制冷机寿命限制； 应用：红外雷达，光电吊舱，导引头等远距离观测与跟踪高端军用
• 长波红外与室温目 标的红外辐射光谱 的匹配最好
• 战场环境烟雾环境 适应性好
• 非制冷长波红外成 像成本较低
IRay Confidential
4
红外成像技术优势
隐蔽性好 全天时
被动式目标成像与识别，隐 蔽性好
能真正做到24小时全天时监控， 不受白天黑夜影响
抗电磁干扰
不受电磁影响，能远距离精 确跟踪热目标
准全天候
作用距离远
可穿透烟雾、雾霾、云雾成像， 在恶劣天气条件下的成像效果 几乎不受影响。
探测能力强：一般长焦热成 像仪能观测3千米以上的人员 和6千米以上的车辆。
辨伪能力强
可识别迷彩等伪装，分辨人体 车辆能力强
红外成像能穿透烟雾看到后面的人 红外成像能看到树丛后的人员
器。Raytheon致力于将BST技术商用化，而Hollywell则选择研究VOx技术。 1990~1994年，Hollywell将其研发成功的VOx技术先后转让给多家公司，形成了国际上
非制冷红外焦平面探测器主要供应商，如：FLIR、Raytheon Vision System、BAe System 、DRS、SCD、NEC等。 90年代中期，TI公司开放其BST热成像技术至商用领域，但由于其在性能方面落后于 VOx技术，市场前景不乐观。同一时期，TI公司开始研制a-Si技术，后TI将这两项技术 打包卖给Raytheon commercial IR，后者在2004年又将其一起转卖给L-3。） 90年代末，法国CEA/LETI机构研制的a-Si技术获得成功，后将其授权给ULIS。
5
红外成像典型应用
夜视成像
国防装备、汽车夜间辅助驾驶、安 防监控、消防救援、城市安全、执 法、个人消费电子、
红外测温
森林/仓储防火、电力监测、疫病防 控、建筑节能评估、工业测温等
6
民用市场
安防监控、车载、电力测温、消防救援、疾病防控等 在监控市场中，安防厂家大举进入。美国FLIR公司、国内海康、大华等专业
非制冷热式
原理：热式探测原理 优势：SWaP-C 劣势：成像距离较近，不适合点目标，成像图形噪声高 应用：单兵武器、低成本导引头等军用及电力测温、安防，汽车，工业检
测等民用市场
焦平面探测器关键指标
图像分辨率：阵列规模、像元尺寸； 性能基础指标：噪声等效温差（NETD）、热响应时间（
Thermal constant time)，工作帧频（Frame rate)，动态范围（ Dynamic Range），功耗 非均匀性：响应非均匀性、固定图形噪声、3D噪声； 质量品控：盲元、坏簇、产品一致性 易用性：TEC-less，Shutter-less，Sun-safe, Vibration/Shock Capable。
非制冷红外焦平面探测器技术 及典型应用
王宏臣
烟台艾睿光电科技有限公司
YANTAI IRAY TECHNOLOGYCO.,LTD
1
夜视成像技术—红外成像
人眼可见光谱范围大约为390～760nm，对红外线不可见 高于绝对零度（-273℃）的物体都不断的辐射红外线 红外辐射无处不在！
电磁光谱图
厂家已经进入市场，应用范围扩大到政府机关、银行、交通、停车场、发电 站、危险品仓库等领域; 汽车夜视增长潜力巨大，欧盟新车安全评鉴协会（Euro NCAP）发布的最新 欧洲新车碰撞测试会促进市场增长，采用热成像解决方案来减少夜间行人碰 撞的发生； 民用市场对探测器信价比及产品一致性要求较高。
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国内红外成像市场发展
与全球红外成像市场相比，国内红外成像市场整体还不太成熟； 国内装备市场底子偏薄、成长空间可观； 测温工具、单目手持夜视个人装备等领域还有很大的增长空间； 随着红外成像在安防、汽车夜间辅助驾驶、无人机、手机等领域的应用，我国
红外辐射发现者：英国科学家赫歇尔(1800年）
2
红外波段大气窗口
物体红外辐射的能量与波长，取决于物体温度 室温目标（300K）辐射中心波长约为10μm 大气窗口：1~2.5μm SWIR，3~5μm MWIR与8~14μm LWIR
3
不同波段红外成像特征
（光子单元型）
1965
1980 制冷光子型红外成像技术
2000
个人消费红外成像技术
now
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非制冷红外成像技术流派
1978年，Raytheon和TI 团队分别申请了BST技术专利。 80年代，Raytheon与Honeywell获得美国政府HIDAD支持，研制非制冷红外焦平面探测
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个人消费市场
个人红外成像，如消费级无人机红外成像载荷，安全视觉、狩猎、户外观等; 个人视觉系统应用：护目镜、安全视觉、狩猎、户外观察 智能家电应用：空调、微波炉等家居应用，采用低成本、小面阵传感器 家庭安防：红外成像不泄漏家庭隐私，可以实现家庭24小时安全监控 手机型工具类热像仪