热成像原理是什么?

如题所述

自然界中一切温度高于绝对零度(-273.15°C)的物体都能辐射红外能量,红外辐射的物理本质是热辐射,也是一种电磁波。

红外热成像仪将红外热辐射转换成相应的电信号,然后经过放大和视频处理,形成可供肉眼观察的视频图像。通俗来讲,就是将不可见的红外辐射变为可见的热像图,并且能反映出目标表面的温度分布状态。

这种热像图与物体表面的热分布场相对应。热图像上的不同颜色代表被测物体的不同温度。通过查看热图像,可以直观地观察到被测目标的整体温度分布状况,研究目标的发热情况,从而进行下一步工作的判断。

相比利用可见光的设备,由于红外热成像技术是一种对目标的被动式的非接触的检测与识别,因而隐蔽性好,不容易被发现,从而使红外热成像仪的操作者更安全、更有效。

此外,在完全无光的夜晚,或是在雨、雪等烟云密布的恶劣环境,能够清晰地观察到所需监控的目标。正是由于这个特点,红外热像仪能真正做到24h全天候监控。

而随着红外热成像技术的不断发展和成本下探,热像仪开始广泛应用于电力、工业、农业、安防、医疗、消防、考古、交通、地质等民用领域。

温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
第1个回答  2017-04-27
波长为2.0~1000微米的部分称为热红外线。我们周围的物体只有当它们的温度高达1000℃以上时,才能够发出可见光。相比之下,我们周围所有温度在绝对零度(-273℃)以上的物体,都会不停地发出热红外线。所以,热红外线(或称热辐射)是自然界中存在最为广泛的辐射。热辐射除存在的普遍性之外,还有另外两个重要的特性。
1. 大气、烟云等吸收可见光和近红外线,但是对3~5微米和8~14微米的热红外线却是透明的。因此,这两个波段被称为热红外线的“大气窗口” 。利用这两个窗口,可以使人们在完全无光的夜晚,或是在烟云密布的战场,清晰地观察到前方的情况。正是由于这个特点,热红外成像技术军事上提供了先进的夜视装备并为飞机、舰艇和坦克装上了全天候前视系统。这些系统在海湾战争中发挥了非常重要的作用。

2. 物体的热辐射能量的大小,直接和物体表面的温度相关。热辐射的这个特点使人们可以利用它来对物体进行无接触温度测量和热状态分析,从而为工业生产,节约能源,保护环境等等方面提供了一个重要的检测手段和诊断工具。
现代的热成像装置工作在中红外区域(波长3~5um)或远红外区域(波长8~12um)。通过探测物体发出的红外辐射,热成像仪产生一个实时的图像,从而提供一种景物的热图像。并将不可见的辐射图像转变为人眼可见的、清晰的图像。热成像仪非常灵敏,能探测到小于0.1℃的温差。

工作时,热成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,然后来自与每个探测器元件的红外数据转换成标准的视频格式,可以在标准的视频监视器上显示出来,或记录在录像带上。由于热成像系统探测的是热而不是光,所以可全天候使用;又因为它完全是被动式的装置,没有光辐射或射频能量,所以不会暴露使用者的位置。

红外探测器分为两类:光子探测器和热探测器。光子探测器在吸收红外能量后,直接产生电效应;热探测器在吸收红外能量后,产生温度变化,从而产生电效应。温度变化引起的电效应与材料特性有关。

光子探测器非常灵敏,其灵敏度依赖于本身温度。要保持高灵敏度,就必须将光子探测器冷却至较低的温度。通常采用的冷却剂为斯太林(Stirling)或液氮。

热探测器一般没有光子探测器那么高的灵敏度但在室温下也有足够好的性能,因此不需要低温冷却
第2个回答  2023-10-11
自然界中一切温度高于绝对零度(-273.15°C)的物体都能辐射红外能量,红外热成像原理是基于探测物与背景的温差来成像的,其核心技术就是红外焦平面探测器的生产和研发。
红外探测器可以探测、收集目标物体的红外能量,将物体表面的红外热辐射转换成相应的电信号,然后经过放大和视频处理,形成可供肉眼观察的视频图像。通俗来讲,就是将不可见的红外辐射变为可见的热像图,并且能反映出目标表面的温度分布状态。
由于热成像是利用温度成像,不受可见光影响,因此可以无惧黑暗、眩光、雾霾等恶劣条件,实现”夜视“功能,在智能驾驶、安防监控、户外观察等领域都有广泛应用。
热成像的另一大功能就是测温,炼钢、高炉、冶金、石化等工业场景中,经常存在设备测温需求。 而人工巡检费时费力,还存在安全隐患,热成像能很好地解决这些问题,可以快速、安全、直观地查找判断设备过热故障。
第3个回答  2022-02-16
自然界中只要高于绝对零度(-273℃)的物体,都会不断向外辐射红外线。热成像通过光学系统、红外探测器芯片及电子处理系统,将物体表面红外辐射转换成可见图像。简单来说,红外热成像原理就是利用温度成像,将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。
红外热成像具有不受可见光影响、可24小时清晰成像、非接触测温、穿烟透雾等优势,可应用于人体测温、工业测温、自动驾驶、安消防、户外观察等。