آشکارسازان مادون قرمز خنک شده به طور گسترده ای در سیستم های تصویربرداری حرارتی با عملکرد بالا، از جمله نظارت دوربرد، هوافضا، تحقیقات علمی و نظارت صنعتی استفاده می شوند.یکی از مهمترین عوامل در ارزیابی عملکرد یک آشکارگر مادون قرمز خنک است قابلیت اطمینان از آن cryocooler.
هنگامی که در مورد قابلیت اطمینان کریو کولر بحث می شود، دو اصطلاح رایج اغلب ظاهر می شود: MTBF و MTTF.آنها تفاوت های مهمی دارند که به طور مستقیم بر چگونگی ارزیابی طول عمر یک آشکارگر مادون قرمز خنک شده تاثیر می گذارد..
چي شده؟iیک کریو کولر در یک دتکتور مادون قرمز خنک شده است؟
کریو کولر یک دستگاه خنک کننده فشرده است که در آشکارسازان مادون قرمز خنک شده برای کاهش دمای آشکارساز به سطوح کریوجنیک استفاده می شود.دمای کار پایین تر به طور قابل توجهی حساسیت مادون قرمز را بهبود می بخشد، کم کردن سر و صدا حرارتی و افزایش قابلیت تشخیص دور دراز.
از آنجا که کریو کولر حاوی اجزای مکانیکی متحرک است، قابلیت اطمینان طولانی مدت آن به یکی از مهمترین شاخص های عملکرد کلی آشکارگرهای مادون قرمز خنک شده تبدیل می شود.
چي شده؟dمعنی MTTF چیه؟
MTTF مخفف Mean Time To Failure است
این پارامتر قابلیت اطمینان است که معمولا برای سیستم ها یا اجزای قابل تعمیر استفاده می شود که انتظار می رود تا زمان خرابی بدون نگهداری یا تعویض کار کنند.
در سیستم های خنک کننده مادون قرمز، MTTF به طور گسترده ای برای برآورد عمر عملیاتی انتظار می رود از cryocoolers استفاده می شود.
برآورد عمر مدرن کریو کولر معمولاً بر اساس تجزیه و تحلیل آماری ویبول است که پیش بینی واقع بینانه تری از فرسایش مکانیکی در طول زمان را فراهم می کند.
MTTF در مقابل MTBF: چهiچه فرقي داره؟
اگر چه MTTF و MTBF شبیه به هم هستند، آنها همان اندازه گیری نیستند.
MTBF (زمان متوسط بین شکست ها)
MTBF عمدتاً برای سیستم های قابل تعمیر استفاده می شود. این فرض بر این است که خرابی ها به صورت تصادفی با نرخ ثابت رخ می دهد و معمولاً به صورت زیر محاسبه می شود:
ساعات عملیاتی ÷ تعداد خرابی ها
از نظر تاریخی، MTBF اغلب برای کریوکولر های قدیمی تر و دوربین های مادون قرمز خنک شده استفاده می شد زیرا این سیستم ها نیاز به نگهداری و تعویض مکرر دارند.
با این حال ، MTBF عمدتاً نقص های تصادفی را قبل از فرسایش مکانیکی منعکس می کند. این به طور دقیق کل عمر قابل استفاده یک کریو کولر را نشان نمی دهد.
در نتیجه، مقدار MTBF یک یخچال سرد ممکن است بسیار بالاتر از عمر واقعی آن باشد.
MTTF (زمان متوسط)to شکست)
MTTF بر عمر پیش بینی شده قبل از اینکه یک سیستم به دلیل فرسایش یا پیری به طور دائمی شکست بخورد تمرکز دارد.
برای آشکارسازان مادون قرمز مدرن خنک شده، MTTF معنی دارتر در نظر گرفته می شود زیرا کریو کولرها شامل ساختارهای مکانیکی دقیق هستند که در طول کار طولانی مدت به تدریج فرسوده می شوند.
بنابراین، MTTF تبدیل به پارامتر قابلیت اطمینان برای ارزیابی عملکرد کریو کولر مدرن شده است.
چرا آمار ویبولaاستفاده می شود برای برآورد عمر کریو کولر
امروزه، پیش بینی طول عمر کریو کولر معمولاً بر اساس تجزیه و تحلیل توزیع ویبول است.
مدل وایبول معمولا شامل دو پارامتر کلیدی است:
1. پارامتر شکل
پارامتر شکل نشان دهنده ویژگی های فرسایش سیستم است و نشان می دهد که چگونه احتمال شکست در طول زمان تغییر می کند.
2. پارامتر طول عمر
پارامتر طول عمر نشان دهنده نقطه ای است که انتظار می رود حدود 63٪ از جمعیت کریو کولر شکست بخورند.
در مقایسه با محاسبات سنتی MTBF، تجزیه و تحلیل Weibull پیش بینی قابل اطمینان تر برای سیستم های تحت تاثیر فرسایش مکانیکی را فراهم می کند.
چرا MTTF در برنامه های کاربردی تصویربرداری حرارتی اهمیت دارد
برای کاربردهایی مانند نظارت دوربرد و ترموگرافی صنعتی، زمان توقف سیستم می تواند بسیار گران باشد.
یک یخچال سرد با MTTF بالا ارائه می دهد:
- طول عمر عملیاتی طولانی تر
- فرکانس نگهداری کاهش یافته
- هزینه های چرخه عمر پایین تر
- بهبود قابلیت اطمینان ماموریت
- ثبات سیستم بالاتر
از آنجایی که تکنولوژی خنک کننده مادون قرمز به سمت راه حل های کوچکتر، سبک تر و با مصرف انرژی بیشتر تکامل می یابد، قابلیت اطمینان کریو کولر همچنان یک عامل حیاتی در عملکرد کلی سیستم است.
نتیجه گیری
MTTF یکی از مهمترین پارامترهای قابلیت اطمینان برای آشکارسازان مادون قرمز خنک شده مدرن و کریو کولرها است. بر خلاف MTBF که عمدتاً خرابی های تصادفی در سیستم های قابل تعمیر را اندازه گیری می کند،MTTF تخمین دقیق تری از عمر عملیاتی واقعی کریوکولرهای تحت تاثیر فرسایش مکانیکی دارد..
با پیشرفت فناوری مادون قرمز خنک کننده با عملکرد بالا، درک MTTF و قابلیت اطمینان کریو کولر برای انتخاب سیستم های تصویربرداری حرارتی که ثبات طولانی مدت را ارائه می دهند ضروری است.دوام، و عملکرد قابل اعتماد در برنامه های کاربردی سخت.