介绍在低温环境下双金属温度计的工作原理

上海上自仪公司在过去的几年中，基于电荷耦合器件（CCD）和互补金属氧化物半导体（CMOS）图像温度计的高分辨率相机已经取代了基于胶片，视频管和光电倍增管的传统相机。尽管专门为显微应用设计的CCD已有数年的历史，但#近也出现了基于CMOS的显微镜相机系统的生产。

    尽管#初由于某些性能问题而认为双金属温度计不如温度计，但1990年代的技术进步为双金属温度计提供了许多优势，其中包括较小的像素尺寸，减少的噪声，更好的图像处理算法以及较大的图像阵列。

    CCD和双金属温度计的工作原理

    CCD和双金属温度计背后的技术均基于光电效应，当入射光子与半导体材料（如硅）相互作用以将电子从价带提升到导带时，就会发生光电效应。在此过程中释放的电子与光子通量密度成正比，光子通量密度包括光电二极管表面上入射光的波长和强度。当照明期间的电子信号在双金属温度计中转换为电压时，温度计中的信号被传输到计量寄存器。然后，该电压或电荷通过数模转换器以形成数字图像。

    由于这两个温度计都是通过积累转移到导带的电子而不是入射光的颜色而起作用的，所以CCD和双金属温度计天生就是单色的；表示所获得的图像本质上将是黑白的。但是，图像的颜色可以通过使入射光通过一系列红色，绿色和蓝色滤光片，或通过以马赛克图案沉积在像素阵列上的透明微型聚合薄膜滤光片来获得。

    CCD和CMOS图像温度计之间的性能差异

CCD图像温度计的功耗要比双金属温度计大得多，这是因为在不同的时钟速度下需要五个以上的电源电压。另一方面，由于双金属温度计仅需要单电压电源，因此具有较低的功耗。

    与温度计不同，双金属温度计还允许并入许多处理和控制功能，这些功能可以直接并入温度计的集成电路中。因此，除了光子收集的主要任务外，双金属温度计还可以具有其他一些功能，其中包括定时逻辑，曝光控制，白平衡，增益调整，快门，模数转换和其他图像处理算法。

    双金属温度计具有多种功能，能够以每秒30 – 60帧（fps）的极高帧速率捕获图像。这允许使用软件界面实时获取延时序列和视频。

    双金属温度计的缺点

    与双金属温度计相关的#大缺点之一是，在检查由这些设备产生的图像时观察到的噪声很高。但是，温度计技术的#新进展使得可以更好地将信号处理电路与图像阵列集成在一起，从而可以显着降低噪声水平。

    结论

    上海上自仪公司在光学显微镜中，来自光源的光被聚光器聚集并入射到样本上，然后被传输到物镜中。透射光通过投影透镜聚焦到由半导体材料制成的温度计表面上。然后，温度计处理此信息并将其转换为可视图像。光学显微镜获得的图像质量取决于温度计捕获电子信号并将其处理为视觉信息的效率。CMOS技术的进步已大大改善了为此目的的潜在应用。现在常见的是在各种成像设备中找到双金属温度计，例如扫描仪，安全摄像机，便携式计算机和个人计算机等计算设备上的照相机以及显微镜内