توسعه فناوری جدید برای اندازه‌گیری دمای بدن با دوربین گوشی هوشمند
حسگرهای تصویربرداری حرارتی که تصاویر مربوط به علائم حرارتی بدن انسان و سایر اشیاء را شناسایی و ثبت می‌کنند، اخیراً در ترموستات‌ها برای بررسی دمای صورت در تلاشی بدون تماس برای غربالگری کووید-۱۹ در ورودی‌های مختلف ساختمان‌ها مورد استفاده قرار گرفته‌اند.
در این شرایط، صنعت گوشی‌های هوشمند به طور فعال در حال بررسی گنجاندن چنین حسگرهایی به عنوان ویژگی‌های قابل حمل برای ایجاد عملکرد اضافی اندازه‌گیری دما در زمان واقعی است.
علاوه بر این، استفاده از چنین فناوری در وسایل نقلیه خودران ممکن است رانندگی خودران ایمن‌تری را تسهیل کند.
یک تیم تحقیقاتی به رهبری دکتر وون جون چوی در مرکز مواد و دستگاه‌های اپتوالکترونیکی در موسسه علوم و فناوری کره (KIST) از توسعه یک حسگر تصویربرداری حرارتی خبر داده است که از طریق تحقیقات همگرا با تیم پروفسور جئونگ مین بایک از دانشگاه سونگ کیون کوان (SKKU) بر مشکلات موجود در مورد قیمت و محدودیت‌های دمای عملیاتی غلبه می‌کند.
حسگر توسعه‌یافته در این کار می‌تواند بدون دستگاه خنک‌کننده در دماهای تا ۱۰۰ درجه سانتیگراد کار کند و انتظار می‌رود که از حسگرهای استاندارد موجود در بازار مقرون‌به‌صرفه‌تر باشد، که به نوبه خود راه را برای کاربرد آن در تلفن‌های هوشمند و وسایل نقلیه خودران هموار می‌کند (عملکرد در دمای گسترده (تا ۱۰۰ درجه سانتیگراد) میکروبولومترهای مبتنی بر اکسید وانادیوم مقاوم به حرارت با لایه جاذب مادون قرمز Ti/MgF2 برای تشخیص مادون قرمز با طول موج بلند (LWIR)).
برای ادغام با سخت‌افزار گوشی‌های هوشمند و خودروهای خودران، حسگرها باید در دماهای بالای ۸۵ درجه سانتیگراد و ۱۲۵ درجه سانتیگراد به ترتیب بدون هیچ مشکلی به طور پایدار کار کنند. برای اینکه حسگرهای تصویربرداری حرارتی معمولی این معیار را برآورده کنند، به یک دستگاه خنک‌کننده مستقل نیاز است.
با این حال، دستگاه‌های خنک‌کننده پیشرفته که نوید کیفیت را می‌دهند، قیمتی بیش از دو میلیون وون کره دارند. حتی چنین دستگاه‌هایی نیز حسگر را برای کار در دماهای بالا تا ۸۵ درجه سانتیگراد مناسب نمی‌سازند. بنابراین، حسگرهای تصویربرداری حرارتی معمولی در این زمینه‌ها به کار گرفته نشده‌اند.
یک تیم تحقیقاتی مشترک از KIST و SKKU دستگاهی را با استفاده از لایه نازک دی‌اکسید وانادیوم (VO2)-B توسعه داده‌اند که در دمای ۱۰۰ درجه سانتیگراد پایدار است.
این دستگاه نور مادون قرمز تولید شده توسط گرما را تشخیص داده و به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند.
این امر نیاز به دستگاه‌های خنک‌کننده را که بیش از ۱۰٪ هزینه حسگرهای تصویربرداری حرارتی را تشکیل می‌دهند و مقادیر زیادی برق مصرف می‌کنند، از بین می‌برد.
این دستگاه توانست در دمای ۱۰۰ درجه سانتیگراد همان سطح سیگنال‌های مادون قرمز را در دمای اتاق به دست آورد.
علاوه بر این، در نتیجه ساخت و استفاده از یک جاذب مادون قرمز که می‌تواند تا حد امکان نور مادون قرمز خارجی را جذب کند، امضاهای حرارتی با سه برابر حساسیت بیشتر شناسایی و به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل شدند.
این دستگاه حتی در دمای ۱۰۰ درجه سانتیگراد، حدود ۳ میلی‌ثانیه زمان پاسخ نشان می‌دهد که حدود ۳ تا ۴ برابر سریع‌تر از نمونه‌های معمولی است.
چنین سرعت پاسخ بالایی دستگاه را قادر می‌سازد تا تصاویر حرارتی را با سرعت ۱۰۰ فریم در ثانیه ثبت کند که بسیار بیشتر از سطح مرسوم ۳۰ تا ۴۰ فریم در ثانیه است.
این امر، این دستگاه را به گزینه‌ای جالب برای استفاده در وسایل نقلیه خودران نیز تبدیل می‌کند.
دکتر چوی از KIST گفت: «با استفاده از تحقیقات همگرایی در این مطالعه، ما فناوری‌ای را توسعه داده‌ایم که می‌تواند هزینه تولید حسگرهای تصویربرداری حرارتی را به طرز چشمگیری کاهش دهد. دستگاه ما، در مقایسه با نمونه‌های مرسوم‌تر، از پاسخگویی و سرعت عملکرد بالاتری برخوردار است. ما انتظار داریم که این امر استفاده از حسگرهای تصویربرداری حرارتی را در صنایع نظامی، تلفن‌های هوشمند و خودروهای خودران تسریع کند.»
لینک مفید:تکنیک جدید می‌تواند صفحه نمایش‌ها را روشن‌تر کند و عمر باتری گوشی‌های هوشمند را افزایش دهد
بیشتر بدانید:دستگاه‌های میکروسکوپی که می‌توانند به دستگاه‌های تلفن همراه کوچکتر منجر شوند
تاریخ:1404/3/19
مهسانعمتی
