Многие пользователи здесь могут не иметь хорошего представления об охлаждении камеры, поэтому легко впасть в заблуждение, что чем ниже температура охлаждения камеры, тем лучше эффект изображения.
Во-первых, давайте узнаем, что такое охлаждение камеры?
Охлаждение камеры, как следует из названия, - это охлаждение сенсора камеры, включающее две части: термоэлектрическое охлаждение (охлаждение TEC) и контроль температуры для достижения термоэлектрического охлаждения. Относительно легко достичь термоэлектрического охлаждения, но трудно контролировать температуру термоэлектрического охлаждения.
Почему камере необходимо охлаждение?
Потому что мы хотим уменьшить тепло, выделяемое сенсором камеры во время работы, тем самым снижая шум темного тока, добиваясь высокого соотношения сигнал/шум и чувствительности, чтобы в условиях низкой освещенности можно было получать четкие и точные изображения.
Особенно при съемке глубокого космоса камера работает в условиях низкой освещенности и требует длительной экспозиции. Чем дольше время работы, тем больше шум темнового тока, что приводит к увеличению шума и снижению чувствительности сигнала изображения.
Таким образом, при охлаждении камеры основное внимание уделяется не уровню температуры охлаждения, ключевым моментом является снижение темнового тока, а размер темнового тока - это то, что нас должно волновать. Вообще говоря, темновой ток изменяется с температурой, и на каждые 5-7 ℃ снижения температуры темновой ток падает на половину своего первоначального значения.
Итак, как охлаждается камера?
Термоэлектрические охлаждающие бутылки Дьюара обычно используются в астрономических камерах для охлаждения чипов CCD или CMOS. Принцип работы термоэлектрического охлаждения бутылки Дьюара заключается в использовании принципа работы термоэлектрического охладителя (TEC), где горячий конец охлаждается воздухом или водой (также известно как воздушное или водяное охлаждение).
Принцип работы термоэлектрического охладителя (TEC)
Термоэлектрическое охлаждение, также известное как полупроводниковое охлаждение или термоэлектрическое охлаждение, представляет собой термоэлектрический эффект и в основном является применением эффекта Пельтье в холодильной технике. Когда постоянный ток проходит через цепь, состоящую из двух различных проводящих материалов, в узле возникает явление поглощения или выделения тепла, которое впервые было открыто французом Пельтье.
Как показано на следующем рисунке, полупроводниковый компонент P-типа и полупроводниковый компонент N-типа соединены для формирования термопары. После подключения к источнику постоянного тока в месте соединения возникает разность температур и теплопередача. На верхнем стыке направление тока - N → P, температура падает и поглощается тепло, что является холодным концом. На следующем стыке направление тока P → N, температура повышается и выделяется тепло, поэтому это горячий конец.
Несколько пар полупроводниковых термопар соединены последовательно в цепи, и они соединены параллельно на поверхности теплопередачи, образуя термоэлектрический холодильный стек. Как показано на рисунке, после подключения к источнику питания постоянного тока верхняя часть термоэлектрического холодильного стека является холодным концом, а нижняя - горячим.
Для контроля температуры обычно используются методы водяного или воздушного охлаждения:
Методы водяного охлаждения в эпоху ПЗС
Это камера, в которой для охлаждения используется термоэлектрический охладитель (TEC) в сочетании с водяным охлаждением. Холодный конец полупроводникового охладителя находится в контакте с задней частью чипа CCD через теплопроводящий медный лист, а горячий конец полупроводникового охладителя плотно прилегает к водоохлаждаемой теплоотводящей части, обеспечивая циркулирующий водяной теплоотвод через внешний водяной насос.
Методы воздушного охлаждения в эпоху КМОП
Это камера, в которой для охлаждения используется термоэлектрический охладитель (полупроводниковый охладитель, TEC) в сочетании с воздушным охлаждением. Устройство воздушного охлаждения состоит из теплоотвода и расположенного за ним вентилятора. Металлический теплоотвод плотно прилегает к горячему концу для отвода тепла и увеличения площади теплообмена с воздухом. В то же время вентилятор всасывает наружный воздух в радиатор для теплообмена, а нагретый воздух выходит через выходное отверстие.
Преимущества и недостатки воздушного охлаждения и водяного охлаждения
Конструкция с воздушным охлаждением проста, недорога, безопасна и надежна, но шумовое воздействие значительно.
Водяное охлаждение использует циркуляцию жидкости, что лучше, чем вентиляторное охлаждение, и имеет меньший уровень шума, но оно дорого и склонно к конденсации.
Наконец, давайте поговорим о том, как использовать охлаждаемую камеру?
После представления вышеизложенного материала все имеют общее представление о принципе работы камер с охлаждением. Проще говоря, использование термоэлектрического охлаждения (TEC) для снижения температуры чипа камеры, а затем контроль температуры с помощью водяного или воздушного охлаждения.
Является ли температура охлаждения камеры как можно более низкой? Из приведенного выше обсуждения мы знаем, что целью охлаждения камеры является снижение темнового тока. Вообще говоря, температура охлаждения около -25 ℃ уже может удовлетворить подавляющее большинство потребностей приложений. Более низкая температура охлаждения требует более сложного охлаждающего оборудования, что увеличивает затраты и вероятность неисправностей. Кроме того, это неизбежно увеличивает размер и вес камеры, что влечет за собой проблемы с портативностью. Поэтому необходимо найти баланс между ними, а не считать, что чем ниже температура охлаждения, тем лучше.
Итак, какую камеру с охлаждением вы бы выбрали из SVbony？
Спасибо, что прочитали. Добро пожаловать в комментарии.
