红外热像仪的原理|结构|应用

　　红外热像仪是通过红外探测器和光学成像物镜，把被测物体所发出的红外辐射能量分布图形，传送到红外探测器上，再通过光敏元件转变为红外热像图，这种热像图上面的不同颜色所反映的就是被测物体的不同温度。

　　红外热像仪是一种利用红外热成像技术，通过对标的物的红外辐射探测，并加以信号处理、光电转换等手段，将标的物的温度分布的图像转换成可视图像的设备。

　　红外热像仪将实际探测到的热量进行精确的量化，以“面”的形式实时成像标的物的整体，因此能够准确识别正在发热的疑似故障区域。操作人员通过屏幕上显示的图像色彩和热点追踪显示功能来初步判断发热情况和故障部位，同时严格分析，从而在确认问题上体现了GX率、高准确率。

　　1800年，英国物理学家赫胥尔发现了红外线，从此开辟了人类应用红外技术的广阔道路。在第二次世界大战中，德国人用红外变像管作为光电转换器件，研制出了主动式夜视仪和红外通信设备，为红外技术的发展奠定了基础。

　　二次世界大战后，首先由美国德克萨兰仪器公司经过近一年的探索，开发研制的diyi代用于军事领域的红外成像装置，称之为红外寻视系统(FLIR)，它是利用光学机械系统对被测目标的红外辐射扫描。由光子探测器接收两维红外辐射迹象，经光电转换及一系列仪器处理，形成视频图像信号。这种系统、原始的形式是一种非实时的自动温度分布记录仪，后来随着五十年代锑化铟和锗掺汞光子探测器的发展，才开始出现高速扫描及实时显示目标热图像的系统。

　　20世纪60年代早期，瑞典AGA公司研制成功第二代红外成像装置，它是在红外寻视系统的基础上以增加了测温的功能，称之为红外热像仪。

　　开始由于保密的原因，在发达的国家中也于，投入应用的热成像装置可的黑夜或浓厚幕云雾中探测对方的目标，探测伪装的目标和高速运动的目标。由于有国家经费的支撑，投入的研制开发费用很大，仪器的成本也很高。以后考虑到在工业

　　红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。红外热像仪可以应用在科学研究、电气设备、机电设备、建筑检测、军事及安防等领域。

　　红外热像仪本身并不发射红外光，它只是被动地吸收而已。红外热像仪是通过非接触探测红外热量，并将其转换生成热图像和温度值，进而在显示器上显示，并可以对温度值进行计算的一种检测设备。红外热像仪能够将探测到的热量精确量化，能够对发热的故障区域进行准确识别和严格分析。照相机成像得到照片，电视摄像机成像得到电视图像，都是可见光成像。

　　自然界中，一切物体都可以辐射红外线，因此利用探测仪测定目标的本身和背景之间的红外线差就可以得到不同的红外图像。热红外线形成的图像称为热图。

　　工作时，红外热像仪利用光学器件将场景中的物体发出的红外能量聚焦在红外探测器上，然后将来自每个探测器元件的红外数据转换成标准的视频格式，并在标准的视频监视器上显示出来，或记录在存储器上。

　　目标的热图像和目标的可见光图像不同，它不是人眼所能看到的目标可见光图像，而是目标表面温度的分布图像，换句话说，红外热像仪使人眼不能直接看到目标表面温度的分布情况，变成人眼可以看到的代表目标表面温度分布的热图像。

　　由于红外热像仪的特殊原理，在研发及生产/流程测试中，红外热像仪可用于实时捕捉并记录热分布及变化，方便工程人员查看并准确测量设备、产品及流程中加热曲线或散热、泄漏以及其他温度因素。这也是红外热像仪可以广泛应用于诸如微电子、造纸业、汽车行业、塑料注塑成型、家电设计等各个领域的原因所在。

　　红外热像仪通常由扫描系统及显示单元等组成，其主要构结说明如下：

　　扫描系统：

　　红外扫描器。它是红外热像仪里Z重要的组成部分，它通过光子检测器吸收物体发出的红外辐射能量，并且将其转换成电子视频信号，该信号经过前置放大器放大后，传送至显示单元。

　　红外热像仪扫描系

　　红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射，将其能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲智能红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。

　　1、参数设定：

　　红外热像仪测量前，需要对参数进行设置。发射率的设定Z为关键，对测量拍摄的结果影响Zda。保证精度Z重要的就是正确选择被测物体的发射率，它对测温结果的精度影响Zda。除此之外，还有温、湿度及距离等设置项。

　　2、寻找焦点：

　　一般先用红外热像仪对所有应测部位进行全面扫描，找出异常发热部位，然后对温度异常部位和ZD检测，进行精确测温。将异常点温度与历史运行温度做相应比对，确实温度变化较大则拍摄图谱记录进一步去分析。

　　3、分析异常：

　　对温度异常点应从不同的方向进行检测，找到Z热点并选取Z佳角度进行拍摄。红外热像仪拍摄时，Z好在一张图谱内既有想要拍摄的异常点，又包含正常点。这样就为判断提供一些参照和依据。

　　4、数据记录：

　　针对不同的检测对象选择不同的环境温度参照体，并记录环境参照温度。拍摄时，应至少拍摄两张图谱，一张包含同类两相或者三相设备，以便进行同类对比;另一张针对发热相在保证安全的前提下近距离拍摄，以求得真实的温度值。除此之外，红外热像仪还应合理选择拍摄距离，尽量让设备充满整个画面。同时，应拍摄相应的可见光照片。对于红外热像仪，除了记录图谱还需记录了数据，为后期的分析提供依据。

　　红外热像仪在使用过程中，操作不够规范的话，就容易导致数据不够极ng准，甚至使得红外热像仪应用的使用寿命减短。那么，在红外热像仪应用时，到底有哪些需要注意的?

　　1、调整焦距：

　　过红外热像仪应用时，如果被测目标周围背景的温度过冷或者过热，就会影响到目标温度测量的极ng准度。而一般情况下，红

　　红外热像仪在军民两方面都有应用，Z开始起源于，逐渐转为民用。在民用中一般叫热像仪，主要用于研发或工业检测与设备维护中，在防火、夜视以及安防中也有广泛应用。

　　红外热像仪作有着同类型的其他产品无法比拟的优势和特色，红外热像仪性能zhuo越，效果显著。但是，高科技的产品红外热像仪也需要科学的使用，如果在使用过程中不加以爱护和保养，或是经常以不正确不规范的方式进行操作，也会影响仪器的精度和使用寿命，使仪器发生不同程度的故障。

　　1、红外热像仪时而工作时而停止，测量过程不稳定：

　　这可能是由于红外热像仪线路连接不当或接触不良而造成。随着使用时间和次数的增加，线路连接处可能沉积灰尘等异物，金属也可能在长时间暴露于空气中的情况下发生氧化反应，这些都会对线路连接形成障碍，从而出现短路等状况。

　　红外热像仪如果出现这种情况，一定不能掉以轻心，因为如果处理不当，不但会严重影响设备的使用性能，甚至可能造成不可逆转的损害，给用户带来损失和不便。

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　　2、监视器画面抖动，无法稳定成像：

　　这种情况多数由红外热像仪传输信号受到干扰或传输线缆信号传递受损而引起。随着信息技术的快速发展，在人们生活的空间范围内，单位密度中几乎充斥着不同传输频段的信号，相互之间必然产生干扰，影响设备的稳定和安全。而传输线缆作为整个系统中相当重要的关键环节，不同的介质和设备其传递可靠性也呈现差异，如果现场环境恶劣，将会受到不同程度的影响。

　　建议在红外热像仪操作过程中采用相应措施尽量排除周围信号的干扰，同时根据实际情况选择想适应的配置，避免影响成像质量。

　　3、图像质量不清晰或错位：

　　在红外热像仪的整体运作过程中，涉及到主机、监视器及传输设备等多个环节的联动作用，如果出现这种情况，就需要对每一个环节逐一排查，找出问题的关键所在。比如，检查仪器的

　　红外热像仪就是利用某些特殊的材料对红外光辐射能产生某些物理量的变化特性，然后把这种变量转化成电信号，调制后再转变成图像并测温。这些特殊的材料多为碲镉汞、锑化铟、铂化硅、氧化钒、硅掺杂(或多晶硅)等。

　　红外热像仪就是探测这种物体表面辐射的不为人眼所见的红外线的设备，它反映物体表面的红外辐射场，也就是温度场。并根据物体表面的温度场，定量的测量物体的某一部分的平均温度。

　　一般常用的红外热像仪分别工作在中红外(3~5um)或远红外(8~14um)波段。中红外(3-5um)的红外热像仪主要用于冶金、化工等高温领域，电力系统也有应用;远红外(8-14um)波段主要用于工业状态检测。

　　红外热像仪应用于汽车行业

　　汽车行业领域中运用到多种生产流程，有些会涉及需要进行监控及质量检测的热生成和热模式生成。红外热像仪就用来帮助研发汽车的各个零部件以及整体，包括：①发动机，排气管系统;②冷凝系统、空调系统;③车辆电子系统;④整车测试;⑤模具铸造;⑥金属铸造;⑦刹车片，轮胎研发;⑧配件等研发。

　　汽车行业使用红外热像仪的优点：①减少数据损失;②无损检测，表面不需要或者仅仅需要少量准备处理工作;③安装使用方便;④可用于生产过程也可以用于实验室研发;⑤动态彩色图像分析，非常直观;大量数据可供离线参考处理。

　　红外热像仪应用于电子行业

　　电路研发工程师利用红外热像仪根据电路中元器件发热、电路板热分布情况，可以分析出电路原设计存在的不足或隐患，能够避免许多潜在的风险。这将大大提高产品研发成功率和产品稳定性。

　　1、现有的温度分析工具

　　许多工程师都会抱怨现有的手段难以支持他们进行一个细致而全面的温度场描绘，同时操作不方便、而且可能改变原温度场分布，如：

　　①数据采集器

　　使用接触式数据采集器可能会遇到如下问题：电路板断电，贴片热电偶不够多，操作不方便，反应时间较慢(

　　红外热像仪被广泛应用到安全监控、车载夜视、测温检测、品质管理、设备维护、及国防安全等领域。面对红外热像仪型号、品牌众多，价格差异巨大的现实局面，很多人在选购红外热像仪时，有点无从下手的感觉。

　　红外热像仪的探测器分辨率现在主流的是160*120(19.2万像素)，主流款的基本上都是这个像素。另外还有更低分辨率如60*60(3.6万像素)，80*60(4.8万像素)，100*100(10万像素)。还有384*288(110万像素)以及640*480(300万像素)。

　　对于手持型红外热像仪，160*120是Z黄金的分辨率，具有非常好的性价比。低于这个分辨率的红外热像仪，在很多场合就无法使用了。而超过100万像素的红外热像仪售价又大幅上升，除非对分辨率要求很高，可以选择超过100万像素的红外热像仪。

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　　一般的红外热像仪的镜头都可以更换。长焦镜头会提高远距离的辨识率，但是会大大缩小视野。相反短焦镜头，大大提高视野范围，但是会降低辨识率。

　　像间距、空间分辨率、视场、辨识距离这几个指标是由探测器分辨率和镜头焦距决定的。这四个指标，很多品牌都在宣传。其实红外热像仪的探测器分辨率和镜头焦距固定了，这四个指标就固定，这四个指标是算出来的。所以选购时不用过多的关注。

　　像间距：160*120的像间距都是51um，320*240的像间距都是25.4um，以此类推，分辨率越高，像间距越小。

　　空间分辨率：空间分辨率=像间距/镜头焦距。所以空间分辨率越小，能够辨识的距离越远。如果使用22mm的标准镜头。160*120的空间分辨率为2.3mrad左右。如果用长焦镜头，空间分辨率就会更小。

　　视场：视场=空间分辨率*行像素/17.45，比如16