紅外技術的原理

什么是紅外光譜

宇宙中一切溫度高于零度的物體均會向外輻射電磁波，各個波段都有，不同電磁波的波段代表不同的信息。

溫度越高，各個波段的能量都增加，且能量峰值波段頻率越高，波長越短。

以可見光(紅-紫)作為分界線，波長短的紫外光、X射線等，都對人體有一定傷害；波長長的紅外，對人體無害。

人眼只能看到可見光，通過其他成像設備，可以看到不同波段的成像信息。

紅外波段對應的特征溫度在室溫附近，常溫鐵塊，輻射能量峰值在紅外波段；當鐵塊溫度上升到1-2000度時，峰值波段移到可見光，所以夜晚也能看到發(fā)紅的鐵塊。

通過探測物體的紅外輻射能量帶下，可以間接測量物體表面溫度。紅外光譜范圍大致為1~14µm。

大氣存在H2O/CO2/O2等氣體，對某些波段的紅外輻射有吸收，這些波段屬于廢棄無用的。

留給紅外熱像儀使用的波段為：短波（1 ~ 2.5 µm ）、中波（3 ~ 5µm）、長波（8~14µm）。不同波段需要不同的探測器。

長波紅外探測器商業(yè)化程度，為觀察地表上常見溫度的物體而設計，絕大部分紅外成像應用都已長波紅外為主，即便不是選擇。

紅外熱像儀原理

物體向外輻射電磁波—>鏡頭完成濾波、聚焦—>光柵濾除雜散光—>紅外能量投射到探測器上—>通過硬件、算法將能量換算成溫度和圖像。

探測器每個像素，可以看成熱敏電阻，電阻隨溫度變化。因此電磁波能量—>每個像素吸收發(fā)熱—>發(fā)熱引起電阻變化—>電壓變化，并采集，其值等效于能量變化。整個探測器真空封裝，防止像素吸熱后被空氣吸收掉。

光—>熱—>電轉換降低了系統(tǒng)響應速度，相比于常見的光—>電器件。

紅外監(jiān)測技術的優(yōu)缺點

紅外監(jiān)測技術和其他監(jiān)測診斷技術相比，具有以下優(yōu)點：

（1）操作安全：由于紅外監(jiān)測不需要與設備直接接觸，所以操作十分安全。這在帶電設備、轉動設備、高空設備的監(jiān)測中表現(xiàn)尤為突出。

（2）靈敏度高：現(xiàn)代紅外探測器對紅外輻射的探測靈敏度很高，以此類探測器為基礎構成的紅外監(jiān)測設備，對溫度的分辨率很高，可以發(fā)現(xiàn)設備不同部位存在的℃的溫度差別，可以監(jiān)測診斷出設備熱狀態(tài)的細微變化。

（3）診斷效率高：由于紅外探測器的響應速度高達納秒級，因此可迅速采集、處理和顯示設備的紅外輻射，大大提高設備監(jiān)測診斷的效率。

紅外監(jiān)測技術存在的主要問題為一是紅外測量主要是表面的熱狀態(tài)，不能確定物體內部的熱狀態(tài)；二是紅外無損監(jiān)測設備是高科技產品，更新?lián)Q代迅速，生產批量不大，因此與其他檢測儀器或常規(guī)監(jiān)測設備相比，價格昂貴。