設計紅外成像裝置

Ⅰ 紅外熱像儀的特點有哪些

一、紅外熱成像技術的作用

紅外熱成像技術是一種被動式、非接觸的檢測與識別技術，其兩大基礎功能是測溫與夜視。

二、紅外熱成像技術在應用於哪些行業

紅外熱成像技術最早應用於軍事領域，例如夜間觀測、導彈制導等，是現代戰爭中的關鍵技術。後來迅速向民用工業領域擴展，廣泛應用於電力巡檢、電氣設備維護、工業自動化、檢驗檢疫、安防監控、森林防火、警用執法、消防救援、戶外運動等多個傳統領域，以及自動駕駛、智能家居、物聯網、消費電子等多個新興領域。

三、紅外熱像儀在夜視領域的應用優勢

紅外熱像儀能在完全無光的情況下可輕松探測和識別目標

1.全天候工作：不受可見光影響，在夜間依然能清晰成像，實現全天候24小時工作

2.無懼惡劣天氣：工作波長比可見光長，所以能夠透過煙霧、塵埃、雨雪看清目標

3.作用距離遠：熱像儀可以探測幾公里甚至幾百公里處的熱源目標，作用距離要比可見光遠

4.超強隱秘性：被動接收目標輻射的紅外線，不易暴露自身，利於夜間執行秘密任務

電力檢測

Ⅱ 紅外成像原理是什麼

「如果用紅外攝影對人體成像，做出體表『熱圖』……」會產生這樣的認識：

（1）紅外攝影成物體的熱圖就是它的紅外像；

（2）可見光不能使紅外線膠片感光，只有紅外線能使它感光；

（3）紅外線膠片所記錄的是目標物體發出的紅外線；

（4）普通相機也能使用紅外線膠片進行紅外攝影。

事實上，這些理解都是錯誤的。引起錯誤認識的根源是沒有說明紅外攝影所成的紅外像與熱像儀所成的熱圖之間的區別，並且對紅外線膠片的介紹也不夠准確。下面就這兩個問題做一闡述，不妥之處，敬請指正。

一、紅外線的發現和分類

1800年，英國物理學家赫歇爾研究單色光的溫度時發現：位於紅光外，用來對比的溫度計的溫度要比色光中溫度計的溫度高，於是稱發現一種看不見的「熱線」，稱為紅外線。

紅外線位於電磁波譜中的可見光譜段的紅端以外，介於可見光與微波之間，波長為0.76～1000μm，不能引起人眼的視覺。在實際應用中，常將其分為三個波段：近紅外線，波長范圍為0.76～1.5μm；中紅外線，波長范圍為1.5～5.6μm；遠紅外線，波長范圍為5.6～1000μm。它們產生的機理不太一致。我們知道溫度高於絕對零度的物體的分子都在不停地做無規則熱運動，並產生熱輻射，故自然界中的物體都能輻射出不同頻率的紅外線，如相機、紅外線膠片自身等。在常溫下，物體輻射出的紅外線位於中、遠紅外線的光譜區，易引起物體分子的共振，有顯著的熱效應。因此，又稱中、遠紅外線為熱紅外。當物體溫度升高到使原子的外層電子發生躍遷時，將會輻射出近紅外線，如太陽、紅外燈等高溫物體的輻射中就含有大量的近紅外線。藉助不同波段的紅外線的不同物理性質，可製成不同功能的遙感器。

二、不同波段的紅外線成像原理和特點

紅外遙感是指藉助對紅外線敏感的探測器，不直接接觸物體，來記錄物體對紅外線的輻射、反射、散射等信息，通過分析，揭示出物體的特徵及其變化的科學技術。紅外遙感技術中能獲得圖像信息的儀器有：使用紅外線膠片的照相機，具有紅外攝影功能的數碼相機，熱像儀等。雖然它們都利用紅外線工作，但成像原理和所成的圖像的物理意義有很大的區別。紅外攝影通常指利用紅外線膠片和數碼相機進行的攝影；前者屬於光學攝影類，後者屬於光電攝影類。

1．光學攝影類

紅外膠片是一種能夠感應紅外線的膠片，有黑白紅外膠片和彩色紅外膠片兩類。其成像原理與普通膠片相似：曝光時，鹵化銀發生化學變化，記錄景物反射到膠片上電磁波的信息，通過顯影、定影等技術獲得景物圖像。普通膠片記錄的是波長為0.4～0.76μm范圍內的可見光；由於紅外膠片中加入了紅外增感染料，使得它能記錄波長在0.4～1.35μm間的可見光和近紅外線。為了獲得景物純粹的紅外像，需要在鏡頭前加裝一個紅外濾鏡，濾掉可見光，只通過近紅外線。那麼，這部分近紅外線是不是景物發出的呢？顯然，日常攝影中的人體、樹木等景物達不到能輻射近紅外線的溫度，它們的熱輻射也不能使膠片形成足夠清晰的像，所以應該是景物反射太陽輻射中的近紅外線。故近紅外線也稱為攝影紅外。

紅外膠片成的像與普通膠片成的像有較大的差異。人體、草地對紅外線反射較強，它們的黑白紅外像就較白；河流、天空對紅外線反射較弱，成的黑白紅外像就較黑。由於彩色紅外膠片的感光光譜、成色劑和普通彩色膠片的不同，彩色紅外相片上的顏色也就不是景物真實顏色的反映，所以又稱它為假彩色紅外膠片。例如，健康綠色植物反射近紅外線，它的紅外像為紅色，清澈的河水的紅外像是深藍色。雖然在肉眼看來病態的植物和健康的植物都為綠色，文件塗改前後的墨跡也沒什麼區別，但它們對紅外線的反射強弱不同，成的紅外像就有明顯的差異。因此，它常用於刑偵、國土資源調查、環保等領域。

紅外線較強的穿透能力和紅外膠片易受熱輻射影響的這些特點決定了在用紅外膠片攝影時，對操作有較高的要求。紅外膠片對波長為0.76～0.9μm的近紅外線有最佳的感光性能，隨著能感應的波長增大，感光葯劑受溫度的影響越來越顯著，感光葯劑化學穩定性也隨之下降。例如，感光波長上限為1.1μm的紅外膠片能保存三個月，當感光波長上限達到1.35μm時，只能保存8天。所以無論是保存還是攜帶都需要冷藏，裝卸膠片都需要在暗室或者專用防紅外線的暗袋中進行。由於紅外膠片的曝光時間較長，出廠時沒有標感光度，需要根據經驗手動調整感光度，且自動相機的紅外計數器發出的紅外線能使其曝光；所以最好使用手動金屬機身的相機。紅外攝影調焦時須注意，有的相機物鏡上有紅外線聚焦指數，其標記為「R」；若沒有此標記，則要先對可見光調焦後，再將鏡頭前移可見光焦距的1/250左右。

2．光電攝影類

自然界中的一些物質在受到輻射後，會引起它的電化學性質變化。例如溫度升高後，電阻變小，產生電壓。利用它們的這種物理性質可製成光電探測器，遙感儀器的光學系統收集到的輻射能量通過探測器實現光電轉換。根據電磁波和探測器的作用機理不同，分為光子探測器和熱電探測器。

光子探測器是利用光敏感材料的光電效應，把一定波長的電磁波信號轉化為電信號輸出。如一些具有紅外攝影功能的數碼相機的光電耦合器（CCD）能響應的波譜為0.4～1.1μm，同樣在進行紅外攝影時要加裝紅外濾鏡，CCD所感應到的是景物反射太陽輻射中的或者是相機自帶的紅外燈發出的近紅外線。

熱電探測器是利用目標輻射的熱效應對熱敏電阻的電學性質的影響而工作。例如熱紅外成像裝置，它是被動地接受目標的熱輻射，通過其中光學成像系統聚焦到探測元件上進行光電轉換，放大信號，數字化後，經多媒體圖像技術處理，在屏幕上以偽色顯示出目標的溫度場—熱紅外圖像（熱圖、熱像）。熱圖像色調的明暗決定於物體表面溫度及輻射率。它反映了目標的紅外輻射能量分布情況，但是不能代表目標的真實形狀。比如飛機升空後，在它原來停放的位置還能獲得飛機停放時的熱圖像。探測元件工作的波段常為3～5μm和8～14μm，為獲得足夠的靈敏度，需要對探測器冷卻。第二代熱電探測器增加了測溫功能的熱紅外成像裝置，又稱為熱像儀，它在醫療、消防、航空遙感、軍事等領域有廣泛用途。

綜上所述，紅外攝影所成的紅外像利用了景物反射的近紅外線，體現了景物的幾何形狀；熱像儀對人體成的熱圖，是利用人體自身熱輻射獲得的表示人體表面溫度分布的圖像。是兩個不同的概念。紅外膠片中的感光物質是鹵化銀，可見光也能使它感光。（

Ⅲ 紅外熱成像儀檢測原理

1 紅外熱成像檢測技術的原理
紅外線是一種電磁波，它的波長范圍為0．76～1000μm，不為肉眼所見。任何溫度高於絕對零度（－273．15℃）的物體，都會不斷地發射紅外輻射。根據斯蒂芬—玻爾茲曼定律，溫度為T的物體，單位面積所發射的輻射功率是
P＝εσT4 （1） -thermalgraphy-139-288-757-76-εσT
其中：
P——單位面積輻射功率，（W）；
ε——物體表面發射率；
σ——斯蒂芬—玻爾茲曼常數，其數值為5．673×10－8W／（m2K4）；
T——物體表面溫度，（K）。
從上式可知，物體的表面溫度越高，單位面積的輻射功率就越大。當已知物體的表面溫度和它的發射率時，按上式就可計算出物體的輻射功率。反之，如果測定了物體所發射的輻射功率，就可以利用上式確定物體表面的溫度。

2 紅外熱成像檢測儀器
紅外檢測儀器可以檢測到這種過熱型隱患發射出的紅外輻射能量，並將其轉換成相應的電信號，經過專門的電信號處理系統進行處理，最後再經成像裝置得到與物體表面溫度相對應的熱像圖，確定過熱點位置和溫度。這就是國能藍電等紅外熱成像檢測技術檢測電氣隱患的依據。
紅外檢測儀器多種多樣，目前在我國消防工作中普遍應用的有三類，即紅外測溫儀、紅外熱電視、紅外熱像儀。