紅外線熱像儀是利用紅外線探測器、光學(xué)成像物鏡和光機(jī)掃描系統(tǒng)(目前先進(jìn)的焦平面技術(shù)省去了光機(jī)掃描系統(tǒng))，將被測目標(biāo)的紅外線輻射能量分布圖形反映到紅外線探測器的光敏元上，在光學(xué)系統(tǒng)和紅外線探測器之間，有一個(gè)光機(jī)掃描機(jī)構(gòu)(焦平面熱像儀沒有這個(gè)機(jī)構(gòu))對被測物體的紅外線熱像進(jìn)行掃描，并將其集中在單元或分光探測器上，通過探測器將紅外線輻射育專轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過放大處理、轉(zhuǎn)換或標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)通過電視屏幕或監(jiān)控器顯示紅外線熱像圖。這類熱像圖與物體表面的熱分布場相對應(yīng);實(shí)質(zhì)上，被測目標(biāo)物體各部分紅外輻射的熱像分布圖由于信號(hào)很弱，與可見光圖像相比，缺乏層次感和立體感，因此，在實(shí)際動(dòng)作過程中，為了更有效地判斷被測目標(biāo)的紅外線熱分布場，經(jīng)常采取一些輔助措施，如圖像亮度、對比度、對比度等。
紅外熱像儀的發(fā)展
英國物理學(xué)家F.W.赫胥爾于1800年發(fā)現(xiàn)了紅外線，從此為人類應(yīng)用紅外技術(shù)開辟了廣闊的道路。二戰(zhàn)期間，德國人以紅外線變像管為光電轉(zhuǎn)換器件，開發(fā)了王動(dòng)式夜視儀和紅外線通訊設(shè)備，為紅外線技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
經(jīng)過三次世界大戰(zhàn)，美國德克薩蘭儀器有限公司經(jīng)過近一年的探索，開發(fā)了第一代用于軍事領(lǐng)域的紅外線成像裝置，稱為紅外線尋視系統(tǒng)(FLIR)，用光學(xué)機(jī)械系統(tǒng)對被測目標(biāo)進(jìn)行紅外輻射掃描。光子探測器接收2D紅外輻射跡象，通過光電轉(zhuǎn)換和一系列儀器處理形成視頻圖像信號(hào)。這種系統(tǒng)和原始形式是一種非實(shí)時(shí)自動(dòng)溫度分布記錄儀。后來，隨著5000年代銻化閉合物和鍺汞光子探測器的發(fā)展，高速掃描和實(shí)時(shí)顯示目標(biāo)熱圖像的系統(tǒng)開始出現(xiàn)。
20世紀(jì)60年代初，瑞典AG&公司開發(fā)了一種成功的第二代紅外線成像裝置，在紅外線尋視系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了溫度測量功能，稱為紅外線熱像儀。
最初，由于保密的原因，在發(fā)達(dá)國家也局限于軍事，投入使用的熱成像裝置可以在夜間或濃濃的云霧中探測對方的目標(biāo)，探測偽裝和高速運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)。由于國家資金的支持，研發(fā)和開發(fā)成本高，儀器成本高?？紤]到工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中的實(shí)用性和結(jié)谷工業(yè)紅外探測的特點(diǎn)，采用壓縮儀器成本。降低生產(chǎn)成本，根據(jù)民用要求，通過降低掃描速度，提高圖像分辨率等措施逐漸發(fā)展到民用領(lǐng)域。
20世紀(jì)60年代中期，AcA公司開發(fā)了第一套工業(yè)實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)(THV)。該系統(tǒng)由液氮制冷，重約385公斤，重約385公斤。因此，使用中的便攜性很差。經(jīng)過幾代人的改進(jìn)，1986年開發(fā)的紅外熱像儀不再需要液氦或高壓氣體，而是通過熱電制冷，可以用電池供電。1988年推出的全功能熱像儀集溫度測量、修改、分析、圖像收集和儲(chǔ)存于一體，重量小于7公斤，儀器的功能、精度和可靠性明顯提高。
20世紀(jì)90年代中期，美國rSI公司首次開發(fā)了一種由軍事技術(shù)(FPA)轉(zhuǎn)移到民用和商業(yè)化的新型紅外熱像儀(CCD)屬于焦平面陣列結(jié)構(gòu)的凝結(jié)成像裝置，技術(shù)功能更加先進(jìn)。現(xiàn)場溫度測量時(shí)，只需對準(zhǔn)目標(biāo)攝取圖像，并將上述信息存儲(chǔ)在機(jī)器中的個(gè)人電腦卡上，即完成所有操作。各種參數(shù)的設(shè)置可以返回室內(nèi)軟件進(jìn)行修改和分析，最后直接獲得測試報(bào)告。由于技術(shù)的改進(jìn)和結(jié)構(gòu)的變化，它取代了復(fù)雜的機(jī)械掃描。儀器的重型兒童不到2公斤。使用中，它就像手持?jǐn)z像機(jī)一樣，單手可以輕松操作。
如今，紅外熱成像系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于電力、消防、石油化工和醫(yī)療領(lǐng)域。紅外熱成像儀在世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。
紅外熱像儀的分類
紅外線熱像儀一般分光機(jī)掃描成像系統(tǒng)和非掃描成像系統(tǒng)。光學(xué)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)或光伏紅外線探測器，使用單元探測器時(shí)速度慢，主要是幀幅響應(yīng)時(shí)間不夠快，多元陣列探測器可以制作高速實(shí)時(shí)熱像儀。非掃描成像的熱像儀，如近年來推出的陣列式凝視成像的焦平面熱像儀，屬于新一代的熱像裝需，在性能上比光學(xué)掃描儀大大優(yōu)于光學(xué)掃描儀，有逐步取代光學(xué)掃描儀的趨勢。它的關(guān)鍵技術(shù)是探測器由單片集成電路組成，被測目標(biāo)的整個(gè)視野都集中在上，而且圖像更清晰，使用更方便，儀器非常小巧輕便，同時(shí)還具有自動(dòng)調(diào)焦圖像凍結(jié)、連續(xù)放大、點(diǎn)溫、線溫、語音注釋等功能，儀器采用PC卡，存儲(chǔ)容量可達(dá)500張。
紅外線熱電視是紅外線熱像儀的一種。紅外線熱電視是通過熱釋電攝像管PEV接收被測物體的表面紅外線輻射，并將分布在目標(biāo)內(nèi)的無形熱圖像轉(zhuǎn)化為視頻信號(hào)，因此，熱釋電攝像管是紅外線熱電視的光鍵裝置，它是一種實(shí)時(shí)成像、寬譜成像(對3~5um和8~144m有較好的頻率響應(yīng))，具有中等分辨率的熱成像裝置，主要由透鏡、靶面和電子槍三部分組成。它的技術(shù)功能是通過透鏡將被測目標(biāo)的紅外輻射線聚焦到熱釋電攝像管，采用常溫?zé)犭娨曁綔y器和電子束掃描和靶面成像技術(shù)。熱像儀的主要參數(shù)有：
2.3.1工作帶;工作帶是指紅外熱像儀中選擇的紅外探測器的響應(yīng)波長區(qū)域，一般為3~5uma或8~12(4mo)。
2.3.2探測器類型;探測器類型是指使用的紅外線設(shè)備。采用單元或多元(元數(shù)8、10、16、23、48、55、60、120、180等)的光電導(dǎo)向或光厭紅外線探測器，采用硫化鉛(Pbs)、硒化鉛(PnSe)、蹄化鋼(InSb)、帝鎘汞(HgCdTe)、蹄錫鉛(PbSnTe)、鍺(Ge:和硅(si:X)等。
2.3.3掃描模式;一般來說，它是中國的標(biāo)準(zhǔn)電視模式和p江模式。2.3.4顯示模式;指屏幕顯示是黑白還是顯示。
2.3.5溫度測量范圍;指測量溫度最高溫度值的范圍。
2.3.6溫度測量精度是指紅外熱像儀測量溫度的最大誤差與儀器范圍之比的百分比。2.3.7最日工作時(shí)間紅外熱像儀允許連續(xù)工作時(shí)間。
紅外熱像儀是一種通過吸收目標(biāo)物體的能量輻射產(chǎn)生紅外圖像和測溫的儀器。
紅外線能量是一種肉眼看不見的能量，它的波長很長，不能用肉眼檢測到。這是電磁波譜的一部分，人們把它感覺到熱量。不像可見光，在紅外線領(lǐng)域，任何溫度在絕對零度以上的物體都能散發(fā)熱量。甚至像冰這樣表面很冷的物體也能發(fā)出紅外線能量。物體溫度越高，其輻射的紅外線能量就越強(qiáng)。紅外線熱像儀可以幫助我們看到肉眼看不到的情況。紅外線熱像儀可以生成紅外線圖像或熱輻射圖像，并可以提供精確的非接觸溫度測量功能。幾乎所有物體在出現(xiàn)故障前，溫度都會(huì)上升，所以在許多領(lǐng)域，紅外線熱像儀絕對是一種經(jīng)濟(jì)有效的檢測工具。因?yàn)樵S多行業(yè)都將高效生產(chǎn)、能源管理、提高產(chǎn)量和生產(chǎn)安全作為企業(yè)發(fā)展的重要目標(biāo)，所以紅外線熱像儀在各個(gè)行業(yè)和各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
為什么要測溫?
僅靠紅外線圖像發(fā)現(xiàn)故障往往是不夠的。實(shí)際上，一個(gè)只能產(chǎn)生紅外線圖像而不能測量溫度的紅外線熱像儀并不能反映所有的電氣或機(jī)械故障。許多電器設(shè)備在自身溫度明顯高于環(huán)境溫度時(shí)仍能正常工作。所以一個(gè)沒有測溫功能的紅外線熱像儀可能會(huì)誤導(dǎo)你發(fā)現(xiàn)一個(gè)根本不存在的故障。
具有溫度測量功能的紅外熱像儀可以正確引導(dǎo)預(yù)防性維護(hù)專家準(zhǔn)確判斷電氣或機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行情況。您可以將測量溫度值與歷史溫度進(jìn)行比較，或與同時(shí)同類設(shè)備的溫度讀數(shù)進(jìn)行比較，以準(zhǔn)確判斷是否有明顯的溫升，是否會(huì)導(dǎo)致零件故障，帶來生產(chǎn)隱患。
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