紅外熱像儀是利用電子裝置將物體表面的溫度分布轉(zhuǎn)換成肉眼可見(jiàn)的圖像，并以不同顏色顯示物體表面溫度分布的儀器。紅外熱成像技術(shù)是多學(xué)科、多領(lǐng)域技術(shù)綜合發(fā)展的產(chǎn)物，由于軍事需求的牽引，已稱為目前發(fā)展速度日新月異的高技術(shù)之一。
成像步驟
Telops紅外熱像儀是利用光學(xué)成像物鏡接受被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量反映到MCT或InSb焦平面陣列(紅外探測(cè)器)的上，焦平面的每個(gè)點(diǎn)就是圖像中的一個(gè)像素，所有像素合起來(lái)就是一幅紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場(chǎng)相對(duì)應(yīng),熱圖像的上面的不同顏色代表被測(cè)物體的不同溫度。通俗地講Telops紅外熱像儀就是將物體發(fā)出的不可見(jiàn)紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)的熱圖像的紅外波段照相機(jī)。（更多成像原理，參見(jiàn)紅外熱像儀原理）
紅外線的發(fā)現(xiàn)
1800年英國(guó)物理學(xué)家赫胥爾發(fā)現(xiàn)了紅外線，紅外線是自然界存在的一種廣泛的電磁波輻射，紅外線的波長(zhǎng)在0.76~100μm之間，按波長(zhǎng)的范圍可分為近紅外、中紅外、長(zhǎng)波紅外、遠(yuǎn)紅外四類(lèi)，它在電磁波連續(xù)頻譜中的位置是處于無(wú)線電波與可見(jiàn)光之間的區(qū)域。 紅外線輻射是自然界存在的一種廣泛的電磁波輻射，它是基于任何物體在常規(guī)環(huán)境下都會(huì)產(chǎn)生自身的分子和原子無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，并不停地輻射出熱紅外能量，分子和原子的運(yùn)動(dòng)愈劇烈，輻射的能量愈大，反之，輻射的能量愈小。
影響因素
紅外線在地表傳送時(shí)，會(huì)受到大氣組成物質(zhì)( 特別是H2O、CO2、CH4 、N2O、O3等)的吸收，強(qiáng)度明顯下降，僅在短波3μ~5μm及長(zhǎng)波8~12μm的兩個(gè)波段有較好的穿透率(Transmission)，通稱大氣窗口(Atmospheric window)，大部份的紅外熱像儀就是針對(duì)這兩個(gè)波段進(jìn)行檢測(cè)，計(jì)算并顯示物體的表面溫度分布。此外，由于紅外線對(duì)大部份的固體及液體物質(zhì)的穿透能力差，因此紅外熱成像檢測(cè)是以測(cè)量物體表面的紅外線輻射能量為主。
普朗克定律
普朗克定律表明溫度、波長(zhǎng)和能量之間存在一定的關(guān)系，紅外總能量隨溫度的增加而迅速增加；峰值波長(zhǎng)隨溫度的增加向短波移動(dòng)。根據(jù)斯蒂芬·玻耳茲曼定律，當(dāng)溫度變化時(shí)，紅外總能量與開(kāi)爾文溫度的四次方成正比，當(dāng)溫度有較小的變化時(shí)，會(huì)引起總能量的很大變化。
紅外線特點(diǎn)
1．大氣、煙云等吸收可見(jiàn)光和近紅外線，但是對(duì)3~5微米和8~14微米的熱紅外線卻是透明的。因此，這兩個(gè)波段被稱為熱紅外線的“大氣窗口” 。利用這兩個(gè)窗口，可以使人們?cè)谕耆珶o(wú)光的夜晚，或是在煙云密布的戰(zhàn)場(chǎng)，清晰地觀察到前方的情況。正是由于這個(gè)特點(diǎn)，熱紅外成像技術(shù)軍事上提供了先進(jìn)的夜視裝備并為飛機(jī)、艦艇和坦克裝上了全天候前視系統(tǒng)。這些系統(tǒng)在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮了非常重要的作用。
2．物體的熱輻射能量的大小，直接和物體表面的溫度相關(guān)。熱輻射的這個(gè)特點(diǎn)使人們可以利用它來(lái)對(duì)物體進(jìn)行無(wú)接觸溫度測(cè)量和熱狀態(tài)分析，從而為工業(yè)生產(chǎn)，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境等等方面提供了一個(gè)重要的檢測(cè)手段和診斷工具。
優(yōu)點(diǎn)
目前紅外熱成像已成為一種實(shí)時(shí)顯示的成像設(shè)備，可達(dá)到與可見(jiàn)光電視相當(dāng)?shù)膱D像質(zhì)量。熱成像與雷達(dá)、激光、可見(jiàn)光探測(cè)設(shè)備相比，不需要協(xié)作光源或自然光照射目標(biāo)，而是靠接收目標(biāo)自身輻射成像。熱成像為被動(dòng)方式工作，能晝夜工作。由于工作波長(zhǎng)比可見(jiàn)光長(zhǎng)10~20倍，所以透煙霧和塵埃的能力很強(qiáng)，可以在惡劣的氣候環(huán)境下看清目標(biāo)。
紅外熱像系統(tǒng)讓我們能看到了人眼看不到的另外一個(gè)輻射世界，可獲取許多對(duì)生產(chǎn)、科研非常重要的信息。
工作原理
Telops紅外熱像儀是利用紅外探測(cè)器和紅外波段全透射光學(xué)成像物鏡，接受被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形，反映到紅外探測(cè)器的光敏元件MCT或InSb焦平面陣列的上，紅外探測(cè)器將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，成像裝置的輸出信號(hào)就可以完全一一對(duì)應(yīng)地模擬掃描物體表面溫度的空間分布，經(jīng)放大處理、轉(zhuǎn)換或標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)傳至顯示屏上，得到與物體表面熱分布相應(yīng)的熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場(chǎng)相對(duì)應(yīng)。紅外熱像系統(tǒng)將物體發(fā)出的不可見(jiàn)的紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)的熱圖像。熱圖像的上面的不同顏色代表被測(cè)物體的不同溫度。
紅外熱像儀的組成
光學(xué)成像物鏡、紅外探測(cè)器、成像系統(tǒng)
紅外熱像儀的特點(diǎn)
1、準(zhǔn)確度高。紅外測(cè)溫不會(huì)與接觸式測(cè)溫一樣破壞物體本身溫度分布，因此測(cè)量精度高。直觀地顯示物體表面的溫度場(chǎng)。紅外測(cè)溫儀只能顯示物體表面某一小區(qū)域或某一點(diǎn)的溫度值，而熱像儀則可以同時(shí)測(cè)量物體表面各點(diǎn)溫度的高低，并以圖像形式顯示出來(lái)。
2、響應(yīng)速度快。接觸式測(cè)量的熱電偶和溫度計(jì)需要與被測(cè)物體接觸，達(dá)到熱平衡后才能完成；紅外測(cè)溫只要接收到目標(biāo)的紅外輻射即可定溫，響應(yīng)時(shí)間短。靈敏度高。只要物體溫度有微小變化，輻射能量就有較大改變，易于測(cè)出。紅外測(cè)溫儀由于各種因素的影響，很難分辨0.1以下的溫差，而紅外熱像儀由于可以同時(shí)顯示出兩點(diǎn)的溫度值，因而能準(zhǔn)確區(qū)分很小的溫差，甚至可達(dá)0.01。
紅外熱像儀是一門(mén)新技術(shù)和新方法，將物體發(fā)出的不可見(jiàn)紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)的熱圖像。熱圖像的上面的不同顏色代表被測(cè)物體的不同溫度。與傳統(tǒng)接觸式測(cè)溫相比具有有一定的優(yōu)勢(shì)，優(yōu)點(diǎn)如下：
3、紅外熱像儀可進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算機(jī)處理。熱像儀輸出的視頻信號(hào)，可用數(shù)字存儲(chǔ)器存儲(chǔ)，或用錄像帶記錄，這樣既可長(zhǎng)期保持又可用計(jì)算機(jī)作運(yùn)算處理。
4、紅外熱像儀測(cè)量范圍廣。紅外測(cè)溫范圍已發(fā)展到從負(fù)幾十?dāng)z氏度到幾千攝氏度，范圍廣。
5、紅外熱像儀可采用多種顯示方式。熱像儀輸出的視頻信號(hào)包含目標(biāo)的大量信息，可用多種方式顯示出來(lái)。例如，對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行假彩色處理，便可由不同顏色顯示不同溫度的熱圖像；若對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，即可用數(shù)字顯示物體各點(diǎn)的溫度值。