توسعه یک فناوری جدید برای بررسی دمای بدن با دوربین گوشی‌های‌ هوشمند

26 ژوئیه 2021 توسط شورای تحقیقات ملی علوم و فناوری – میکروسکوپ الکترونی (چپ) و فرمول (راست) دستگاه بولومتر. اعتبار: موسسه علوم و فناوری کره (KIST)

اخیراً سنسورهای تصویربرداری حرارتی که علامت‌های حرارتی بدن انسان و سایر افراد را شناسایی و ضبط می‌کنند، در ترموستات‌ها برای بررسی دمای صورت از نظر غربالگری بدون تماس در ورودی ساختمان‌ها مورد استفاده قرار گرفته‌اند. تحت این شرایط، صنعت تلفن‌های هوشمند به طور فعال درحال استفاده از سنسورهایی 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 خودمختار ممکن است رانندگی مستقل‌تر را تسهیل کند.

یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی دکتر وون جون چوی در مرکز مواد و تجهیزات الکترونیکی در موسسه علوم و فناوری کره (KIST) یک سنسور تصویربرداری حرارتی ایجاد کرده است که بر مشکلات موجود در محدودیت‌های قیمت و دمای کار غلبه می‌کند. از طریق تحقیق مشترک با تیم پروفسور Jeong Min Baik از دانشگاه Sungkyunkwan (SKKU). سنسور توسعه‌یافته در این کار می‌تواند در دمای حداکثر 100درجه سانتیگراد بدون دستگاه خنک‌کننده کار کند و انتظار می‌رود مقرون به صرفه‌تر از سنسورهای استاندارد موجود در بازار باشد، که به نوبه خود زمینه کاربرد آن را برای تلفن‌های هوشمند و خودروهای خودران هموار می‌کند.

سنسورها برای یکپارچه‌سازی با سخت‌افزار تلفن‌های هوشمند و وسایل نقلیه خودمختار باید در دمای بالای 85 درجه سانتیگراد و 125 درجه سانتیگراد بدون هیچ مشکلی پایدار کار کنند. برای اینکه سنسورهای معمولی تصویربرداری حرارتی این معیار را داشته باشند، یک دستگاه خنک‌کننده مستقل مورد نیاز است. با این حال، دستگاه‌های پیشرفته خنک‌کننده با کیفیت کافی با قیمتی بیش از 2 میلیون وون کره‌ای ارائه می‌شوند. حتی چنین دستگاه‌هایی سنسور را برای کار در دمای بالای 85 درجه سانتیگراد مناسب نمی‌کند. بنابراین، سنسورهای معمولی تصویربرداری حرارتی در این زمینه‌ها اعمال نشده‌اند.

یک تیم تحقیقاتی مشترک از KIST و SKKU دستگاهی را با استفاده از فیلم دی‌اکسیدوانادیوم (VO2)-B تولید کرده‌اند که در 100درجه سانتیگراد پایدار است. این دستگاه نور مادون قرمز تولید شده توسط گرما را به سیگنال‌های الکتریکی شناسایی و تبدیل می‌کند. این امر نیازی به دستگاه‌های خنک کننده، که بیش از 10٪ هزینه سنسورهای تصویربرداری حرارتی را تشکیل می‌دهند و مقدار زیادی برق مصرف می‌کنند، از بین می‌برد. این دستگاه توانست همان سطح سیگنال‌های مادون قرمز را در دمای اتاق 100درجه سانتیگراد بدست آورد. بعلاوه، در نتیجه ساخت و استفاده از جاذب مادون قرمز که می‌تواند تا حد ممکن نور مادون قرمز خارجی را جذب کند، تعیین گرما با سه برابر حساسیت بیشتر شناسایی شده و به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌شوند. این دستگاه حدود 3 میلی ثانیه زمان پاسخ حتی در 100 درجه سانتیگراد را نشان می‌دهد که حدود 3~4 برابر سریع‌تر از موارد معمولی است. چنین سرعت‌های پاسخ بالایی دستگاه را قادر می‌سازد تا تصاویر حرارتی را با سرعت 100 فریم در ثانیه ضبط کند، که بسیار بیشتر از حد معمول 30-40 فریم در ثانیه است. همین امر باعث می‌شود دستگاه به عنوان کاندیدایی جالب برای استفاده در وسایل نقلیه خودمختار شناخته شود.

دکتر چوی از KIST می‌گوید: «ما با استفاده از تحقیقات همگرایی در این مطالعه، فناوری را توسعه داده‌ایم که می‌تواند هزینه تولید سنسورهای تصویربرداری حرارتی را به طرز چشمگیری کاهش دهد. دستگاه ما در مقایسه با سنسورهای معمولی‌‌تر، پاسخگویی و سرعت عملیاتی برتری است. ما انتظار داریم که این امر باعث تسریع در استفاده از سنسورهای تصویربرداری حرارتی در صنایع نظامی، تلفن‌های هوشمند و خودروهای خودکار شود.»