熱像儀科技在軍民兩方面都有應(yīng)用,最開(kāi)始起源于軍用,逐漸轉(zhuǎn)為民用。在民用中一般叫熱像儀,主要用于研發(fā)或工業(yè)檢測(cè)與設(shè)備維護(hù)中,在防火、夜視以及安防中也有廣泛應(yīng)用。
熱像儀的工作原理
紅外熱像儀是一門使用光電設(shè)備來(lái)檢測(cè)和測(cè)量輻射并在輻射與表面溫度之間建立相互聯(lián)系的科學(xué)。
輻射是指輻射能(電磁波)在沒(méi)有直接傳導(dǎo)媒體的情況下移動(dòng)時(shí)發(fā)生的熱量移動(dòng)?,F(xiàn)代紅外熱像儀的工作原理是使用光電設(shè)備來(lái)檢測(cè)和測(cè)量輻射,并在輻射與表面溫度之間建立相互聯(lián)系。
所有高于絕對(duì)零度(-273℃)的物體都會(huì)發(fā)出紅外輻射。
紅外熱像儀利用紅外探測(cè)器和光學(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)器的光敏元件上,從而獲得紅外熱像圖,這種熱像圖與物體表面的熱分布場(chǎng)相對(duì)應(yīng)。
通俗地講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。
熱圖像的上面的不同顏色代表被測(cè)物體的不同溫度。通過(guò)查看熱圖像,可以觀察到被測(cè)目標(biāo)的整體溫度分布狀況,研究目標(biāo)的發(fā)熱情況,從而進(jìn)行下一步工作的判斷。
人類一直都能夠檢測(cè)到紅外輻射。人體皮膚內(nèi)的神經(jīng)末梢能夠?qū)Φ瓦_(dá)±0.009°C (0.005°F) 的溫差作出反應(yīng)。雖然人體神經(jīng)末梢極其敏感,但其構(gòu)造不適用于無(wú)損熱分析。
例如,盡管人類可以憑借動(dòng)物的熱感知能力在黑暗中發(fā)現(xiàn)溫血獵物,但仍可能需要使用更佳的熱檢測(cè)工具。
由于人類在檢測(cè)熱能方面存在物理結(jié)構(gòu)的限制,因此開(kāi)發(fā)了對(duì)熱能非常敏感的機(jī)械和電子設(shè)備。這些設(shè)備是在眾多應(yīng)用中檢查熱能的標(biāo)準(zhǔn)工具。
熱像儀是利用紅外探測(cè)器和光學(xué)成像物鏡接收被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量,并將能量分布圖形反映到紅外探測(cè)器的光敏元件上,從而獲得紅外熱像圖,這種熱像圖與物體表面的熱分布場(chǎng)相對(duì)應(yīng)。
通俗地講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。熱圖像的上面的不同顏色代表被測(cè)物體的不同溫度。
紅外熱像儀一般分光機(jī)掃描成像系統(tǒng)和非掃描成像系統(tǒng)。
光機(jī)掃描成像系統(tǒng)采用單元或多元(元數(shù)有8、10、16、23、48、55、60、120、180甚至更多)光電導(dǎo)或光伏紅外探測(cè)器,用單元探測(cè)器時(shí)速度慢;
主要是幀幅響應(yīng)的時(shí)間不夠快,多元陣列探測(cè)器可做成高速實(shí)時(shí)熱像儀。
非掃描成像的熱像儀,如近幾年推出的陣列式凝視成像的焦平面熱像儀;
屬新一代的熱成像裝置,在性能上大大優(yōu)于光機(jī)掃描式熱像儀,有逐步取代光機(jī)掃描式熱像儀的趨勢(shì)。
其關(guān)鍵技術(shù)是探測(cè)器由單片集成電路組成,被測(cè)目標(biāo)的整個(gè)視野都聚焦在上面,并且圖像更加清晰,使用更加方便;
儀器非常小巧輕便,同時(shí)具有自動(dòng)調(diào)焦圖像凍結(jié),連續(xù)放大,點(diǎn)溫、線溫、等溫和語(yǔ)音注釋圖像等功能,儀器采用PC卡,存儲(chǔ)容量可高達(dá)500幅圖像。
紅外熱電視是紅外熱像儀的一種。
紅外熱電視是通過(guò)熱釋電攝像管(PEV)接受被測(cè)目標(biāo)物體的表面紅外輻射,并把目標(biāo)內(nèi)熱輻射分布的不可見(jiàn)熱圖像轉(zhuǎn)變成視頻信號(hào);
因此,熱釋電攝像管是紅外熱電視的光鍵器件,它是一種實(shí)時(shí)成像,寬譜成像(對(duì)3~5μm及8~14μm有較好的頻率響應(yīng))具有中等分辨率的熱成像器件,主要由透鏡、靶面和電子槍三部分組成。
其技術(shù)功能是將被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射線通過(guò)透鏡聚焦成像到熱釋電攝像管,采用常溫?zé)犭娨曁綔y(cè)器和電子束掃描及靶面成像技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
熱像儀的主要參數(shù)有:
1工作波段;工作波段是指紅外熱像儀中所選擇的紅外探測(cè)器的響應(yīng)波長(zhǎng)區(qū)域,一般是3~5μm或8~12μm。
2探測(cè)器類型;探測(cè)器類型是指使用的一種紅外器件。
是采用單元或多元(元數(shù)8、10、16、23、48、55、60、120、180等)光電導(dǎo)或光伏紅外探測(cè)器;
其采用的元素有硫化鉛(PbS)、硒化鉛(PnSe)、碲化銦(InSb)、碲鎘汞(HgCdTe)、碲錫鉛(PbSnTe)、鍺摻雜(Ge:X)和硅摻雜(Si:X)等。
3掃描制式;一般為我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)電視制式,PAL制式。
4顯示方式;指屏幕顯示是黑白顯示還是偽彩顯示。
5溫度測(cè)定范圍;指測(cè)定溫度的*低限與*高限的溫度值的范圍。
6測(cè)溫準(zhǔn)確度;指紅外熱像儀測(cè)溫的*大誤差與儀器量程之比的百分?jǐn)?shù)。
7*大工作時(shí)間;紅外熱像儀允許連續(xù)的工作時(shí)間。