制冷型OGI熱像儀使用需要冷卻到低溫（約77K或-321°F）的量子探測器，可以是中波或長波探測器。檢測功能區(qū)碳?xì)浠衔餁怏w（如甲烷）的中波熱像儀通常在3-5μm（微米）范圍內(nèi)工作，并使用銻化銦（InSb）探測器。檢測SF6等氣體的制冷型長波熱像儀在8-12μm范圍內(nèi)工作，可以使用量子阱紅外光電探測器（QWIP）。

制冷型OGI熱像儀有一個集成了低溫冷卻器的成像傳感器，其可以將傳感器溫度降低到低溫。傳感器溫度的降低對于將探測器噪聲降低到低于被成像場景的信號水平是必要的。制冷機(jī)運(yùn)動部件的機(jī)械公差非常小，隨著時間的推移會磨損，氦氣也會慢慢通過氣體密封。最終，在運(yùn)行1萬至1.3萬小時后，需要對冷卻器進(jìn)行重建。

帶有制冷探測器的熱像儀有一個與探測器連接的濾波器。這種設(shè)計可以防止濾波器和探測器之間的任何雜散輻射交換，從而提高圖像熱靈敏度，進(jìn)而會使光學(xué)氣體成像儀更有效地可視化某些氣體，甚至使OGI熱像儀符合美國環(huán)保局的OOOOa或其他要求等監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)。

用制冷型熱像儀拍攝墻上手印的圖像和兩分鐘后再次拍攝的圖像

用非制冷型熱像儀拍攝墻上手印的圖像和兩分鐘后再次拍攝的圖像

非制冷OGI熱像儀使用微測輻射熱計探測器，不需要制冷探測器所需的額外零件。它們通常由氧化釩（VOx）或非晶硅（a-Si）制成，在7-14μm范圍內(nèi)具有響應(yīng)性。它們比制冷型熱像儀更容易制造，但熱靈敏度或噪聲等效溫差（NETD）較差，這使得更難以可視化較小的氣體泄漏。NETD是一個指標(biāo)，表示熱像儀可以探測的最小溫度差異。上圖顯示了制冷和非制冷探測器靈敏度的差異。

更好的NETD將使制冷型OGI熱像儀檢測氣體的效果至少是非制冷的五倍。用于確定OGI熱像儀檢測氣體效果的類似標(biāo)準(zhǔn)是噪聲等效濃度長度（NECL），該標(biāo)準(zhǔn)確定在定義的拍攝距離上可以檢測到多少氣體。例如，用于甲烷檢測的FLIR GF320制冷型OGI熱像儀（3-5μm探測器）的NECL小于20 ppm*m，而非制冷型（7-14μm探測器）的NECL大于100 ppm*m。

對于非制冷型的OGI熱像儀，另一個需要考慮的是濾波器。有些熱像儀沒有在長波光譜中過濾，這意味著它們只是一個完全開放的探測器，使用獨(dú)特的分析來可視化氣體。FLIR的高靈敏度模式(HSM)是利用軟件和分析來增強(qiáng)氣體可視化的熱像儀示例。有些熱像儀內(nèi)部設(shè)置更有針對性的過濾器。這些濾波器可能與鏡頭有關(guān)，在探測器和鏡頭之間，以多種方式設(shè)計。

使用非制冷過濾，由于限制到達(dá)熱像儀探測器的輻射，您會失去熱靈敏度。這將導(dǎo)致產(chǎn)生更高的NETD熱靈敏度值，但可以提供與氣體成像相關(guān)的更好圖像。隨著光譜濾波器寬度變窄以聚焦于特定氣體時，來自場景的輻射減少，而探測器的噪聲保持不變，來自濾波器的反射輻射增加。這會產(chǎn)生與氣體成像相關(guān)的更高質(zhì)量的圖像，但會降低熱像儀用于溫度測量（輻射測量）的熱靈敏度。當(dāng)你使用冷濾鏡時，比如制冷型OGI熱像儀，這種現(xiàn)象就可以避免，因為反射的輻射量非常小。

如何選擇制冷與非制冷型OGI熱像儀

氣體顯示：在選擇OGI熱像儀時，首要考慮因素是確保熱像儀能夠顯示氣體。之后，再做出綜合的考量，而不僅僅基于價格。

制冷型的優(yōu)勢：雖然它們的價格可能更高，但制冷型OGI熱像儀有相當(dāng)大的優(yōu)勢。如上所述，這些單元屬于烴類氣體的功能區(qū)域，這意味著只需要一個熱像儀就可以看到各種各樣的氣體。在某些情況下，指紋區(qū)域需要多個熱像儀才能達(dá)到相同的結(jié)果。中波熱像儀的另一個獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)是不受水蒸氣的干擾。如上圖所示，水蒸氣在長波或指紋區(qū)域有很強(qiáng)的吸收，這可能會導(dǎo)致使用長波熱像儀時圖像的不確定性。

靈敏度和圖像質(zhì)量：在選擇OGI熱像儀時，提高靈敏度和圖像質(zhì)量也是需要考慮的重要因素。這些不僅影響了對小泄漏的可視化能力，而且在試圖滿足監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)時也可能是相當(dāng)大的因素。

FLIR GF320甲烷和VOC檢測用紅外熱像儀