紅外熱像儀原理介紹

紅外熱像儀是利用紅外探測器和光學成像物鏡接受被測目標的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的 熱分布場相對應。通俗地講紅外熱像儀就是將物體發出的不可見紅外能量轉變為可見的熱圖像。熱圖像的上面的不同顏色代表被測物體的不同溫度。

紅外熱像儀是因為軍事目的而得以開發，近年來迅速向民用工業領域擴展。自二十世紀70年代，歐美一些發達國家先后開始使用紅外熱像儀在各個領域進行探 索。紅外熱像儀也經過幾十年的發展，已經發展成非常輕便的現場測試設備。由于測試往往產生的溫度場差異不大和現場環境復雜等因素，好的熱像儀必須具備 320*240像素、分辨率小于0.1℃、空間分辨率小、具備紅外圖像和可見光圖像合成功能等。由于紅外熱成像技術能夠進行非接觸式的、高分辨率的溫度成 像，能夠生成高質量的圖像，可提供測量目標的眾多信息，彌補了人類肉眼的不足，因此已經在電力系統、土木工程、汽車、冶金、石化、醫療等諸多行業得到廣泛 應用，未來的發展前景更不可。

正確使用紅外熱像儀的方法和技巧

1）調整焦距

2）選擇正確的測溫范圍

3）了解測量距離

4）僅僅要求生成清晰紅外熱圖像，還是同時要求精確測溫

5）工作背景單一

6）保證測量過程中儀器平穩

1）調整焦距

您可以在紅外圖像存儲后對圖像曲線進行調整，但是您無法在圖像存儲后改變焦距，也無法消除其他雜亂的熱反射。保證時間操作正確性將避免現場的操作失誤。仔細調整焦距！如果目標上方或周圍背景的過熱或過冷的反射影響到目標測量的精確性時，試著調整焦距或者測量方位， 以減少或者消除反射影響。（FoRD的意思是：Focus焦距，Range范圍, Distance距離）

2）選擇正確的測溫范圍

您是否了解現場被測目標的測溫范圍？為了得到正確的溫度讀數，請務必設置正確的測溫范圍。當觀察目標時，對儀器的溫度跨度進行微調將得到的圖像質量。這也將同時會影響到溫度曲線的質量和測溫精度。

3）了解的測量距離

當您測量目標溫度時，請務必了解能夠得到精確測溫讀數的測量距離。對于非制冷微熱量型焦平面探測器，要想準確地 分辨目標，通過熱像儀光學系統的目標圖像必須占到9個像素，或者更多。 如果儀器距離目標過遠，目標將會很小，測溫結果將無法正確反映目標物體的真實溫度，因為紅外熱像儀此時測量的溫度平均了目標物體以及周圍環境的溫度。為了 得到確的測量讀數，請將目標物體盡量充滿儀器的視場。顯示足夠的景物，才能夠分辨出目標。與目標的距離不要小于熱像儀光學系統的最小焦距，否則不能聚 焦成清晰的圖像。

4）僅僅要求生成清晰紅外熱圖像，還是同時要求精確測溫

這之間有什么區別嗎？一條量化的溫度曲線可用來測量現場的溫度情況，也可以用來編輯顯著的溫升情況。清晰的紅外圖像 同樣十分重要。但是如果在工作過程中，需要進行溫度測量，并要求對目標溫度進行比較和趨勢分析，便需要記錄所有影響精確測溫的目標和環境溫度情況，例如發 射率，環境溫度，風速及風向，濕度，熱反射源等等。

5）工作背景單一

例如，天氣寒冷的時候，在戶外進行檢測工作時，你將會發現大多數目標都是接近于環境溫度的。當在戶外工作時，請務必考慮太陽反射和吸收對圖像和測溫的影響。因此，有些老型號的紅外熱像儀只能在晚上進行測量工作，以避免太陽反射帶來的影響。

6）保證測量過程中儀器平穩

現在所有的長波NEC紅外熱像儀都可以達到60Hz幀頻速率，因此在拍攝圖像過程中，由于儀器移動可能會引起圖像模 糊。為了達到效果，在凍結和記錄圖像的時候，應盡可能保證儀器平穩。當按下存儲按鈕時，應盡量保證輕緩和平滑。即使輕微的儀器晃動，也可能會導致圖 像不清晰。推薦在您胳膊下用支撐物來穩固，或將儀器放置在物體表面，或使用三腳架,盡量保持穩定。

紅 外熱成像技術是一項前途廣闊的。比0.78微米長的電磁波位于可見光光譜紅色以外，稱為紅外線或稱紅外輻射，是指波長為0.78~1000微米的電磁波，其中波長為0.78~2.0微米的部分稱為近紅外，波長為2.0~1000微米的部分稱為熱紅外線。自然界中，一切物體都可以輻射紅外線，因此利 用探測儀測量目標本身與背景間的紅外線差可以得到不同的熱紅外線形成的紅外圖像。

目標的熱圖像和目標的可見光圖像不同，它不是人眼所能看到的可見光圖像，而是表面溫度分布圖像。紅外熱成像使人眼不 能直接看到表面溫度分布，變成可以看到的代表目標表面溫度分布的熱圖像。所有溫度在零度（-273℃）以上的物體，都會不停地發出熱紅外線。紅外線 （或熱輻射）是自然界中存在廣泛的輻射，它還具有兩個重要的特性：

（1）物體的熱輻射能量的大小，直接和物體表面的溫度相關。熱輻射的這個特點使人們可以利用它來對物體進行無需接觸的溫度測量和熱狀態分析，從而為工業生產，節約能源，保護環境等方面提供了一個重要的檢測手段和診斷工具。

（2）大氣、煙云等吸收可見光和近紅外線，但是對3~5微米和8~14微米的熱紅外線卻是透明的。因此，這兩個波段 被稱為熱紅外線的 大氣窗口 。利用這兩個窗口，使人們在無光的夜晚，或是在煙云密布的戰場，清晰地觀察到前方的情況。由于這個特點，熱紅外成像技術 在軍事上提供了的夜視裝備，并為飛機、艦艇和坦克裝上了全天候前視系統。這些系統在現代戰爭中發揮了非常重要的作用。

紅外熱像儀應用的范圍隨著人們對其認識的加深而愈來愈廣泛：用紅外熱像儀可以十分快捷，探測電氣設備的不良接觸，以 及過熱的機械部件，以免引起嚴重短路和火災。對于所有可以直接看見的設備，紅外熱成像產品都能夠確定所有連接點的熱隱患。對于那些由于屏蔽而無法直接看到 的部分，則可以根據其熱量傳導到外面的部件上的情況，來發現其熱隱患，這種情況對傳統的方法來說，除了解體檢查和清潔接頭外，是沒有其它的辦法。斷路器、 導體、母線及其它部件的運行測試，紅外熱成像產品是無法取代的。然而紅外熱成像產品可以很容易地探測到回路過載或三相負載的不平衡。

在紅外熱像預知維護領域，采用紅外熱像儀對所有電氣設備、配電系統，包括高壓接觸器、熔斷器盤、主電源斷路器盤、接 觸器、以及所有的配電線、電動機、變壓器等等，進行紅外熱成像檢查，以保證所有運行的電氣設備不存在潛伏性的熱隱患，有效防止火災、停機等事故發生。

下面是需要進行紅外熱成像產品檢查的部分設施：

1.各種電氣裝置：可發現接頭松動或接觸不良，不平衡負荷，過載，過熱等隱患。這些隱患可能造成的潛在影響是產生電弧、短路、燒毀、起火。

2.變壓器：可以發現的隱患有接頭松動，套管過熱，接觸不良（抽頭變換器），過載，三相負載不平衡，冷卻管堵塞不暢。其影響為產生電弧、短路、燒毀、起火。

3.電動機、發電機：可以發現的隱患是軸承溫度過高，不平衡負載，繞組短路或開路，碳刷、滑環和集流環發熱，過載過熱，冷卻管路堵塞。其影響為有問題的軸承可以引起鐵芯或繞組線圈的損壞；有毛病的碳刷可以損壞滑環和集流環，進而損壞繞組線圈。還可能引起驅動目標的損壞。

4. 電氣設備維修檢查，屋頂查漏，節能檢測，環保檢查，安全防盜，森林防火，無損探傷，質量控制，醫療檢查等等也很有效益。

在科研領域主要應用包括：汽車研究發展－射出成型、模溫控制、剎車盤、引擎活塞、電子電路設計、烤漆；電機、電子業 －印制電路板熱分布設計、產品可靠性測試、電子零組件溫度測試、筆記本電腦散熱測試、微小零組件測試；引擎燃燒試驗風洞實驗；目標物特征分析；復合材料檢 測；建筑物隔熱、受潮檢測；熱傳導研究； 動植物生態研究；模具鑄造溫度測量；金屬熔焊研究；地表/海洋熱分布研究等。

紅 外熱成像儀已廣泛應用于安全防范系統中，并成為安全監控系統中的明星。由于具有隱蔽探測功能，不需要可見光，可以使份子不知其工作地點和存在，進而產 生錯誤判斷，導致行為被發現。在某些重要單位，例如：重要的行政中心、銀行金庫、機要室、檔案室、軍事要地、等，用紅外熱成像儀24小時監控，并 隨時對背景資料進行分析，一旦發現變化，可以及時發出警報，并可以通過智能設備的處理，對有關情況進行自動處理，并隨時將情況上報，取得進一步的處理意見。