Pásmová propust, dlouhá propust, krátkopropust – Nevíte je od sebe rozeznat? Vše, co potřebujete vědět o výběru infračerveného filtru

Jeden specialista na nákup, který byl v oboru relativně nový, nám jednou vyprávěl příběh. Jejich tým vyvíjel modul pro měření infračervené teploty. Vybrali si dlouhopásmový filtr. Během ladění zjistili anomální odezvu na krátkovlnné rušení. Po dvou týdnech kontroly kódu se jim konečně podařilo problém vystopovat zpět k filtru. Ve skutečnosti potřebovali pásmovou propust, nikoli dlouhopásmovou.

Dva týdny.

K tomuto typu chyby v tomto odvětví dochází častěji, než si většina lidí je ochotna přiznat. Důvod je jednoduchý: pásmová propust, dlouhá propust a krátká propust zní poněkud podobně, ale jejich funkční rozdíly jsou zásadní. Pokud se ve fázi výběru dopustíte chyby, zaplatí to ladící cyklus.

Tento článek vysvětluje logiku všech tří typů a odpovídá na několik nejčastějších otázek kladených při výběru filtru.

Co je to dlouhoprůchodový filtr a kdy se používá?

A dlouhoprůchodový filtr propouští pouze světlo s vlnovými délkami delšími než určitá mezní hodnota. Veškeré světlo s vlnovými délkami kratšími než mezní hodnota je blokováno.

Zde je konkrétní příklad: dlouhoprůchodový filtr s mezní vlnovou délkou 700 nm blokuje veškeré viditelné světlo pod 700 nm, zatímco propouští blízké infračervené a střední až vzdálené infračervené světlo nad 700 nm.

Tento typ filtru je vhodný pro aplikace, kde je potřeba blokovat veškeré krátkovlnné světlo a nechat volně procházet delší vlnové délky. Nejtypičtější případ použití je na začátku termovizních systémů – k detektoru musí dosáhnout dlouhovlnné infračervené záření o délce 8–14 μm, zatímco viditelné světlo a blízké infračervené záření jsou zcela nežádoucí. Jediný dlouhoprůchodový filtr řeší tento problém jednoduchou strukturou.

Řada dlouhoprůchodových senzorů MULTI IR pokrývá více uzlů s mezní vlnovou délkou od blízkého infračerveného záření po střední a vzdálené infračervené záření, se stabilními dodávkami v termovizi, pyrometrech, detekci požáru a dalších aplikacích.

Dlouhopásmový filtr má však jasné omezení: blokuje pouze krátké vlnové délky. Neblokuje dlouhé vlnové délky. Pokud váš systém ruší vlnové délky delší než cílové pásmo, dlouhopásmový filtr to nedokáže řešit. A zde přichází na řadu pásmová propust.

Co je to krátkopásmový filtr? Jeho případů použití je méně, než si myslíte

A krátkopropustný filtr dělá opak dlouhoprůchodového světla – propouští pouze světlo s vlnovými délkami kratšími než je mezní bod, zatímco blokuje všechny delší vlnové délky.

V infračervené oblasti se krátkopropustné filtry používají výrazně méně často než dlouhopropustné nebo pásmové. Nejběžnějším scénářem je, když systém potřebuje zcela izolovat infračervené záření nad určitou vlnovou délkou a zároveň zachovat signál v krátkovlnném pásmu. Například některé kamerové systémy pro viditelné světlo, které vyžadují potlačení blízkého infračerveného záření, používají k blokování krátkopropustné filtry.

Hlavní výhodou krátkopropustného filtru je, že blokuje dlouhé vlnové délky. Pokud je vaším požadavkem eliminovat veškeré světlo nad určitou vlnovou délkou, je krátkopropustný filtr nejjednodušší volbou.

Co je pásmový filtr a proč je nejpoužívanějším typem v aplikacích infračerveného snímání?

A pásmový filtr má dolní i horní mezní hranici – propouští pouze světlo v určitém rozsahu vlnových délek a blokuje kratší i delší vlnové délky.

Tento „specifický rozsah“ je jeho přenosové pásmo. Přenosové pásmo je popsáno svou počáteční a koncovou polohou. Například přenosové pásmo od 3000 nm do 5000 nm, kde jsou blokovány všechny kratší i delší vlnové délky, je pásmová propust. V průmyslu se produkty s poměrem šířky pásma k střední vlnové délce větším než 5 %–20 % často označují jako širokopásmové filtry. Například pásmová propust se středem na 850 nm s poloviční šířkou pásma 40 nm propouští zhruba pouze rozsah 830–870 nm, zatímco blokuje vše ostatní.

Pásmové filtry jsou nejrozšířenější v infračerveném snímání, protože drtivá většina senzorických aplikací sdílí jeden společný požadavek: je potřeba pouze signál z cílového vlnového pásma – vše ostatní je odmítnuto.

Detekce plynu vyžaduje pouze absorpční vrchol cílového plynu. Rozpoznávání obličeje v blízké infračervené oblasti vyžaduje pouze emisní pásmo iluminátoru. Laserové měření vzdálenosti vyžaduje specifickou emisní vlnovou délku laseru. Měření vzdálenosti podle doby letu vyžaduje úzké pásmo odpovídající vyslanému pulzu. Žádný z těchto scénářů není splněn „blokováním pouze jedné strany“. Vyžadují, aby byly blokovány obě strany, a zůstávalo pouze cílové pásmo.

Je úzkopásmový filtr samostatnou kategorií? Jaký je jeho vztah k pásmové propustnosti?

A úzkopásmový filtr je v podstatě podmnožinou pásmových filtrů. Jediný rozdíl je v šířce přenosového pásma.

V průmyslu se produkty s poměrem šířky pásma k vlnové délce středu menším než 1–5 % obecně označují jako úzkopásmové filtry. Tato hranice však není průmyslovým standardem – definice „úzkopásmového“ se u jednotlivých dodavatelů liší. Při výběru se vždy dívejte na konkrétní hodnotu FWHM (plná šířka v polovině maxima), nikoli pouze na název.

Úzkopásmové filtry se používají v aplikacích, které vyžadují extrémně vysokou čistotu vlnových délek: izolace kanálů v laserové komunikaci, selekce charakteristických absorpčních píků v detekci plynů a separace vlnových délek excitace a emise v detekci fluorescence. V těchto scénářích by propuštění pouhých několika nanometrů světla mimo pásmo kontaminovalo signál. Úzkopásmové filtry jsou jedinou schůdnou možností.

Úzkopásmové infračervené filtry MULTI IR jsou vyráběny s tolerancí střední vlnové délky v rozmezí ±2 nm – což je úroveň přesnosti ověřená v detekci plynů a laserových aplikacích.

Jak rychle určit, který typ potřebujete

Položte si tři otázky – to stačí.

1. Musím blokovat jednu stranu nebo obě strany?

Pokud potřebujete blokovat pouze krátké vlnové délky, zvolte dlouhopropustný kanál. Pokud potřebujete blokovat pouze dlouhé vlnové délky, zvolte krátkopropustný kanál. Pokud potřebujete blokovat obě strany, zvolte pásmový kanál.

2. Jak široké je pásmo mého cílového signálu?

Pokud je cílové pásmo velmi široké (například celý rozsah středního infračerveného záření 8–14 μm), může být dostatečné širokopásmové nebo dlouhopásmové pásmo. Pokud je cílové pásmo velmi úzké (například absorpční vrchol CO₂ 4,26 μm), je nutné úzkopásmové pásmo.

3. Jsou na obou stranách mého cílového pásma zdroje rušení?

Pokud ano, pásmová propust je jediný typ, který dokáže řešit rušení z obou stran současně – ani dlouhá, ani krátkou propust to nedokážou.

Jakmile si odpovíte na tyto tři otázky, typ filtru je v podstatě určen. Zbývající prací po potvrzení typu je definovat specifické parametry střední vlnové délky, šířky pásma a hloubky blokování na základě výkonu zdroje vašeho systému, citlivosti detektoru a přesnosti detekce cíle.

Jedna otázka, která se často objevuje:

Pro stejné vlnové pásmo je pásmová propust dražší než dlouhopásmová – proč? Odkud se berou ty dodatečné náklady?

Vychází to ze složitosti nátěru.

Dlouhodobý průchod vyžaduje návrh povlaku pouze na jedné hraniční hraně – což je relativně jednoduché. Pásmový průchod vyžaduje současné řízení polohy a sklonu dvou hraničních hran s výrazně větším počtem vrstev povlaku a vyššími nároky na stabilitu povlakovacího zařízení a řízení procesu. Čím užší je šířka pásma, tím obtížnější je návrh povlaku – počet vrstev může dosáhnout desítek nebo dokonce stovek a požadavky na prostředí vakuové komory se blíží náročné úrovni.

Takže když uvidíte dva filtry s výrazně odlišnými cenami, nedělejte ukvapené závěry, že jeden je předražený. Nejprve zkontrolujte typ a šířku pásma – tyto dva parametry samy o sobě vysvětlují většinu cenového rozdílu.

Pásmová propust, dlouhopropustná propust a krátkopropustná propust nejsou tři sourozenci s podobně znějícími názvy. Jsou to tři zásadně odlišná optická řešení pro tři různé problémy. Pochopte hranice každého typu a s výběrem filtru se nemýlíte.

Pokud si stále nejste jisti, který filtr zvolit, nebo pokud máte stávající systémové parametry, které byste chtěli ověřit, kontaktujte technický tým MULTI IR. Nabízíme kompletní řadu filtrů v pásmových, dlouhopásmových i krátkopásmových pásmech – od blízkého infračerveného záření po střední a vzdálené infračervené záření – a podporujeme zakázkové specifikace s naměřenými spektrálními křivkami.

MULTI-IR
Skladem nabízíme kompletní řadu pásmových, úzkopásmových, dlouhopásmových a krátkopásmových infračervených filtrů – pokrývajících celé spektrum od blízkého infračerveného záření po střední a vzdálené infračervené záření. K dispozici je více než 10 000 typů součástek citlivých na infračervené záření.
Top 3 na světě v komplexní síle.
Specializovaný a sofistikovaný podnik „Malý obr“ na národní úrovni.

Webová stránka: www.mirhz.com
Globální web: www.miroptech.com