讓你全面了解紅外熱成像技術(shù)

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本文轉(zhuǎn)載自  電子元件技術(shù)圈 

紅外熱成像是一種檢測物體發(fā)出的輻射并將其轉(zhuǎn)換為圖像的技術(shù)。圖像顯示為熱圖，顏色越亮，物體越熱。這項技術(shù)經(jīng)常被軍隊、執(zhí)法部門和搜救隊使用。

熱像儀主要有兩種類型：被動式和主動式。無源成像儀檢測物體自然發(fā)出的輻射。有源成像器會發(fā)出自己的輻射，然后從物體反射并被成像器檢測到。

熱像儀可以看穿煙霧、霧氣和其他通常會遮擋視線的障礙物。只要有一些熱量，他們也可以在完全黑暗的環(huán)境中看到。

紅外熱成像的原理

紅外熱成像是一種利用紅外線（IR）輻射而不是光來創(chuàng)建圖像的程序。紅外線是肉眼不可見的，但會被任何發(fā)出熱量的物體或生物所發(fā)射或反射。紅外線熱成像，也被簡單地稱為熱成像，根據(jù)所看到的區(qū)域的熱模式來創(chuàng)建圖像。這有許多技術(shù)和科學(xué)應(yīng)用，從軍事監(jiān)視到天文學(xué)。由熱成像技術(shù)創(chuàng)建的圖像被稱為熱像圖。

紅外線輻射是電磁波譜的一部分，這是一種廣泛的無害輻射，包括可見光、無線電波和微波。輻射的波長決定了其性質(zhì)和在電磁波譜上的位置。雖然人眼只能檢測到這種輻射的一個狹窄范圍，但各種技術(shù)設(shè)備可以檢測到其余部分。紅外線輻射的波長介于微波和紅光之間，剛好在可見光譜之外。靠近可見光范圍的紅外輻射可以用紅外攝影的特殊相機(jī)捕捉到；紅外熱成像可以捕捉到更接近微波的紅外輻射，稱為遠(yuǎn)紅外。

一個物體的紅外輻射與它的溫度密切相關(guān)。因此，紅外熱像儀可以探測到物體、生物或人所發(fā)出的熱量的細(xì)微變化。由于所有物體都會發(fā)出一定量的熱量，熱成像技術(shù)允許對環(huán)境進(jìn)行全面觀察，甚至在完全沒有光線的情況下。例如，一所房子的熱像圖可能顯示出藍(lán)色的外部輪廓，但內(nèi)部的熱量和能源，包括人，則是紅色物體。熱成像的這些特點在廣泛的領(lǐng)域和專業(yè)中具有多種應(yīng)用。

例如，在醫(yī)學(xué)上，紅外熱成像技術(shù)可以通過檢測發(fā)燒引起的熱度升高來幫助疾病的早期診斷。軍事人員在普通光源有危險時使用熱成像技術(shù)進(jìn)行監(jiān)視和操作。氣象學(xué)家可以檢測到表明風(fēng)暴和其他快速變化的天氣模式的溫度變化。建筑物的熱像圖可以揭示 "熱點"，使技術(shù)人員能夠在通風(fēng)或電氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障之前找到問題區(qū)域。甚至考古學(xué)家也使用熱成像技術(shù)來定位那些吸收或反射熱量與周圍地形不同的埋藏結(jié)構(gòu)。

天文學(xué)家使用紅外輻射已有幾十年了，因為它可以探測到普通望遠(yuǎn)鏡范圍以外的天體。紅外線熱成像用于天文學(xué)最初是有限的，因為地球的大氣層吸收和偏轉(zhuǎn)了大量的紅外輻射。然而，軌道上的空間望遠(yuǎn)鏡可以采用熱成像設(shè)備，而沒有這種限制。這種設(shè)備必須被冷卻，以防止外部熱源對數(shù)據(jù)的扭曲。熱圖已被用于觀察遙遠(yuǎn)的行星體和尚未開始發(fā)射可見光的新生星。

熱圖像傳感器如何工作？

紅外熱像儀中使用了三種類型的熱圖像傳感器技術(shù)：微測輻射熱計、碲化鎘汞 (MCT) 和氧化釩 (VOx)。

微測輻射熱計是最常見的熱圖像傳感器類型。它們通過感應(yīng)稱為微測輻射熱計的小元件的溫度變化來檢測紅外輻射。當(dāng)輻射撞擊微測輻射熱計時，它會導(dǎo)致元件升溫。然后測量溫度變化并將其轉(zhuǎn)換為電信號。

MCT 傳感器由對紅外輻射非常敏感的材料碲化鎘汞制成。當(dāng)輻射撞擊 MCT 傳感器時，它會產(chǎn)生電流。然后測量電流并將其轉(zhuǎn)換為圖像。

VOx 傳感器由對紅外輻射非常敏感的材料——氧化釩制成。當(dāng)輻射撞擊 VOx 傳感器時，它會產(chǎn)生電流。然后測量電流并將其轉(zhuǎn)換為圖像。