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红外热像仪发展潜力巨大,已迎来黄金发展时期

作者:admin 来源: 日期:2017-11-8 17:51:48 人气: 标签:

曾经的红外热成像的发展主要由国防应用推动,出来的最新产品也主要应用于军用产品。十年的发展几乎让这一现象遂成往事,如今热成像的广泛应用在消防、PVS、海事、无人机、机器人、智能建筑、智能家居和智慧商店等市场的大规模发展,让红外传感器在商业中的应用前景非常乐观。就热成像市场的领导者FLIR举例,2015年至今三年来,FLIR共出货了100万个Lepton机芯,集成于超过20多种产品中(Lepton是一款为FLIR带来巨大成功的关键红外机芯);同时,FLIR开辟了一条充满智慧的战略,将非制冷红外成像技术针对各种不同的应用引入广泛的产品中,使非制冷红外成像技术获得更广泛的应用,赢得更大的市场。

就国内而言,红外热像行业作为高科技行业,行业发展前景广阔。据不完全统计我国红外热成像技术市场的潜在需求可达500~600亿元,而目前市场状况仅处于起步阶段,到2020年,红外成像市场将增长20%以上。国内如高德红外、大立科技、飒特红外、海康威视等领头企业也在近十年中发展迅猛,新产品新应用紧跟时代步伐。

红外热像仪是如何工作的?

红外热成像是一种可将红外图像转换为热辐射图像的技术,该技术可从图像中读取温度值,是一种无损检测技术。

红外热像仪(Infrared Thermal Imager)则是一种用来探测目标物体的红外辐射,并通过光电转换、电信号处理等手段,将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的高科技产品。

红外热像仪究竟是如何工作的呢?

1、红外热成像仪的工作范围

在自然界中,只要温度高于绝对零度(-273℃)的物体都能辐射电磁波。红外线是自然界中的电磁波最为广泛的一种存在形式,它是一种能量,而这种能量是我们肉眼看不见的。任何物体在常规环境下都会产生的自身的分子和原子无规则运动,并不停地辐射出热红外能量。

人类第六感的“黑科技”——红外热像仪

红外热像仪工作波谱

红外线是这些电磁波的一部分,它和可见光、紫外线、X射线、γ射线和无线电波一起,构成了一个完整连续的电磁波谱。如上图所示,波长范围是0.78μm到1000μm的电磁辐射,我们称为红外线辐射。

红外辐射电磁波在空气中传播要受到大气的吸收而使得辐射的能量被衰减,如果吸收的能量过多,就无法使用热像仪进行观察。大气、烟云等吸收红外线也跟红外辐射的波长有关,对于3~5μm和8~14μm的红外线是透明的。因此,这两个波段被称为红外线的“大气窗口”。利用这两个窗口,红外热像仪可以正常的环境中进行观测而不会产生红外辐射衰减的情形。

2、热成像原理

通俗的说,红外热成像是将不可见的红外辐射变为可见的热图像。不同物体甚至同一物体不同部位辐射能力和它们对红外线的反射强弱不同。利用物体与背景环境的辐射差异以及景物本身各部分辐射的差异,热图像能够呈现景物各部分的辐射起伏,从而能显示出景物的特征。热图像其实是目标表面温度分布图像。

3、红外热像仪的组成

红外热像仪的基本工作原理为:红外线透过特殊的光学镜头,被红外探测器所吸收,探测器将强弱不等的红外信号转化成电信号,再经过放大和视频处理,形成可供人眼观察的热图像显示到屏幕上。热像仪由两个基本部分组成:光学系统和探测器。

人类第六感的“黑科技”——红外热像仪

红外热像仪工作原理示意图

热像仪非常灵敏,能探测到小于0.1°C的温差。例如,FLIR红外热像仪可识别细微至0.02°C的温度变化,拥有先进的探测技术和先进的数学算法,可精确测量-40°C至+2000°C的对象的温度。

4、红外热像仪的分类

* 按照工作温度可分为制冷型/非制冷性

制冷式热成像仪,其探测器中集成了一个低温制冷器,这种装置可以给探测器降温度,这样是为了使热噪声的信号低于成像信号,成像质量更好。

非制冷式热成像仪,其探测器不需要低温制冷,采用的探测器通常是以微测辐射热计为基础,主要有多晶硅和氧化钒两种探测器。

人类第六感的“黑科技”——红外热像仪

制冷型热成像仪(左)和非制冷型热成像仪(右)成像效果

* 按照功能可分为测温型/非测温型

测温型红外热像仪,可以直接从热图像上读出物体表面任意点的温度数值,这种系统可以作为无损检测仪,但是有效距离比较短。

非测温型红外热像仪,只能观察到物体表面热辐射的差异,这种系统可以作为观测工具,有效距离比较长。

人类第六感的“黑科技”——红外热像仪

带温度信息的热图像不带温度信息的热图像