很多時候，我們(men) 除了要了解物體(ti) 表麵的溫度以外，還需要了解物體(ti) 的溫度分布情況，以便對物體(ti) 的結構進行分析研究，探測物體(ti) 內(nei) 部缺陷。紅外線成像技術可以將物體(ti) 的溫度分布用圖像的形式直觀地顯示出來。利用物體(ti) 發出的不可見紅外能量轉變為(wei) 可見的熱圖像，這就是熱成像儀(yi) 的原理。熱成像儀(yi) 生成的圖像通過不同的顏色來代表被測物體(ti) 的不同溫度。下麵根據不同成像器件對熱成像原理作簡要介紹。

紅外熱像儀(yi) 是利用紅外探測器、光學成像物鏡和光機掃描係統（先進的焦平麵技術則省去了光機掃描係統）接收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上，在光學係統和紅外探測器之間，有一個(ge) 光機掃描機構（焦平麵熱像儀(yi) 無此機構）對被測物體(ti) 的紅外熱像進行掃描，並聚焦在單元或分光探測器上，由探測器將紅外輻射能轉換成電信號，經放大處理、轉換或標準視頻信號通過電視屏或監測器顯示紅外熱像圖。

圖1：熱像儀(yi)

一、熱成像儀(yi) 的曆史

目前，紅外熱成像儀(yi) 在軍(jun) 民兩(liang) 方麵都有應用，如紅外測溫儀(yi) 、紅外熱像儀(yi) 、紅外報警儀(yi) 等等。熱成像儀(yi) 最早起源於(yu) 軍(jun) 用，逐漸轉為(wei) 民用，主要用於(yu) 研發或工業(ye) 檢測與(yu) 設備維護中，在防火、夜視以及安防中也有廣泛應用。那麽(me) 紅外技術的發展曆史大家是否了解呢？

紅外成像技術始於(yu) 20世紀30年代，它利用處於(yu) 高真空的堿金屬或半導體(ti) 光陰極，將紅外輻射轉換為(wei) 電子輻射，再通過熒光屏使電子圖像轉換為(wei) 人眼能看到的光學圖像。但由於(yu) 其靈敏度低，早期在使用紅外變像管觀察時，必須有紅外輻射裝置“主動”照射目標。在第二次世界大戰末期，德國和美國在戰場上開始使用這種主動紅外夜視儀(yi) 。由於(yu) 它存在隱蔽性差，裝置笨重等缺點，又相繼發展了微光像增強技術和被動紅外熱成像技術。1964年，美國德克薩斯儀(yi) 器公司為(wei) 美軍(jun) 提供了第一台軍(jun) 用紅外熱成像係統，之後，出現了多種軍(jun) 用熱成像係統。

不可否認，軍(jun) 事應用是紅外技術發展的主要動力，但目前國際上市場越來越轉向國民經濟的各個(ge) 領域，從(cong) 工業(ye) 檢測、醫學診斷到衛星遙感都在應用紅外熱成像技術。六十年代中期，瑞典AGEMA公司研製出第一套工業(ye) 用的實時成像係統，該係統由液氮製冷，110V電源電壓供電，重約35公斤，1988年推出的全功能測溫熱像儀(yi) ，將溫度的測量，修改、分析、圖像采集，存儲(chu) 合於(yu) 一體(ti) ，重量小於(yu) 7公斤，儀(yi) 器的功能、精度和可行性都得到了顯著的提高。九十年代中期，美國一些公司首先將非製冷焦平麵技術成功應用於(yu) 民用熱像儀(yi) 開發，研製成功新一代的紅外測溫熱像儀(yi) ，技術性能更加先進，現場測溫時隻需對準目標攝取圖像，並將上述信息存儲(chu) 到機內(nei) 的PC卡上，即完成全部操作，各種參數的設定可回到室內(nei) 用軟件進行修改和分析數據，最後直接得出檢測報告，由於(yu) 技術的進步，儀(yi) 器重量已小於(yu) 2公斤，使用中如同手持攝像機一樣，可方便地進行操作。

國內(nei) 研究開發紅外技術的應用，起始於(yu) 五十年代後期，開始發展紅外技術主要是為(wei) 國防事業(ye) 服務，經過幾十年的努力，在軍(jun) 事應用和高科技領域取得了令人矚目的成就，隨著改革開放形勢的深入發展，我國軍(jun) 用方麵的紅外技術開始向民用方麵輻射，至目前，民用國產(chan) 紅外熱像儀(yi) 的研製，開發和生產(chan) ，已處於(yu) 不斷的完善和提高之中，特別是隨著電子技術的高速發展和國外先進技術的引進，國產(chan) 紅外熱像儀(yi) 在儀(yi) 器的技術功能，測溫精度及實用性、可行性等方麵，都取得了較大的改進和提高，部分指標已經達到世界先進水平。

二、熱成像儀(yi) 原理

現代熱像儀(yi) 的工作原理是利用紅外探測器和光學成像物鏡來檢測和測量輻射，並在輻射與(yu) 表麵溫度之間建立相互聯係。所有高於(yu) 絕對零度（-273℃）的物體(ti) 都會(hui) 發出紅外輻射。熱像儀(yi) 利用紅外線光學係統收集物體(ti) 散發出的紅外線輻射，經紅外線探測器轉化為(wei) 電信號，再經過放大和信號處理，利用光敏元件形成可供人眼觀察的紅外熱圖像，這種熱像圖與(yu) 物體(ti) 表麵的熱分布場相對應。

圖2：熱像儀(yi) 原理框圖

紅外熱像儀(yi) 的構成一般包括5大部分：

1、紅外鏡頭: 接收和匯聚被測物體(ti) 發射的紅外輻射；

2、紅外探測器組件: 將熱輻射信號變成電信號；

3、電子組件: 對電信號進行處理；

4、顯示組件: 將電信號轉變成可見光圖像；

5、軟件: 處理采集到的溫度數據，轉換成溫度讀數和圖像。

圖三：熱像儀(yi) 工作示意圖

三、熱像儀(yi) 的應用

紅外熱像儀(yi) 的應用範圍隨著人們(men) 對其認識的加深而愈來愈廣泛：用紅外熱像儀(yi) 可以十分快捷的探測電氣設備不良接觸，以及過熱的機械部件，以免引起嚴(yan) 重短路和火災。對於(yu) 所有可以直接看見的設備，紅外熱成像產(chan) 品都能夠確定所有連接點的熱隱患。對於(yu) 那些由於(yu) 屏蔽而無法直接看到的部分，則可以根據其熱量傳(chuan) 導到外麵的部件上的情況，來發現其熱隱患，這種情況對傳(chuan) 統的方法來說，除了解體(ti) 檢查和清潔接頭外，是沒有其它的辦法。斷路器、導體(ti) 、母線及其它部件的運行測試，紅外熱成像產(chan) 品是無法取代的。然而紅外熱成像產(chan) 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(yi) 對所有電氣設備、配電係統，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。下麵是需要進行紅外熱成像產(chan) 品檢查的部分設施：

1. 各種電氣裝置：可發現接頭鬆動或接觸不良，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(chan) 生電弧、短路、燒毀、起火。

2. 變壓器：可以發現的隱患有接頭鬆動，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(wei) 產(chan) 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(wei) 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。

圖4：熱像儀(yi) 的使用

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(shang) ，質量控製，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、模溫控製、刹車盤、引擎活塞、電子電路設計、烤漆； 電機、電子業(ye) －印製電路板熱分布設計、產(chan) 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；目標特征分析； 覆合材料檢測； 建築物隔熱、受潮檢測；熱傳(chuan) 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(yi) 已廣泛應用於(yu) 安全防範係統中，並成為(wei) 安全監控係統中的明星。由於(yu) 具有隱蔽探測功能，不需要可見光，可以使犯罪份子不知其工作地點和存在，進而產(chan) 生錯誤判斷，導致犯罪行為(wei) 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(jun) 事要地、監獄等，用紅外熱成像儀(yi) 24小時監控，並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，並可以通過智能設備的處理，對有關(guan) 情況進行自動處理，並隨時將情況上報，取得進一步的處理意見。

四、如何挑選一款合適的熱像儀(yi)

紅外熱像儀(yi) 在現代社會(hui) 中的應用非廣泛，可以幫助我們(men) 實現高精度的檢測服務以及監視服務，提高了現代社會(hui) 監控水平。紅外熱成像儀(yi) 是一種高科技產(chan) 品，價(jia) 格昂貴，不同的型號之間也有著很大的差別，用戶要能夠根據自己的需求選擇出性價(jia) 比高的設備，幫助自己進行生產(chan) 。使用者對紅外熱像儀(yi) 的選擇可以根據具體(ti) 的用途來分類，也就是根據其具體(ti) 的應用領域來進行挑選。

1、分辨率和像素

紅外熱像儀(yi) 的分辨率和像素其實是一個(ge) 指標，這是決(jue) 定設備價(jia) 格的最主要因素。紅外熱像儀(yi) 分辨率像素越高，設備的性能也就越強，價(jia) 格理論上其價(jia) 格也越高。

2、幀頻

幀頻是影響紅外熱像儀(yi) 價(jia) 格最為(wei) 重要的因素，設備的幀頻越高，捕獲精度越高，價(jia) 格也就越高。如果設備的幀頻高，代表設備的精度高，越能準確顯示圖像。在實際使用中，建議紅外熱像儀(yi) 的幀頻一般都要高於(yu) 30HZ,這樣才能夠滿足基本的使用條件。

3、測溫範圍

紅外熱像儀(yi) 的測溫範圍也會(hui) 影響到設備的價(jia) 格水平，不僅(jin) 要求測溫範圍要大，但是一定要擁有可以選擇的區間，為(wei) 用戶提供更多的現象。大多數情況我們(men) 都使用-20-120度的測溫範圍，這個(ge) 測溫範圍就可以提供很高的靈敏度，幫助設備更好的進行測量。雖然價(jia) 格貴點，但是在實際工作中，可以給我們(men) 提供更多的幫助和好處。

五、紅外熱像儀(yi) 的使用方法

隨著紅外熱像儀(yi) 的廣泛普及應用，越來越多的人開始使用接觸紅外熱像儀(yi) 。同時促使更多的人需要了解掌握正確的紅外熱像儀(yi) 的使用方法與(yu) 技巧。

1、僅(jin) 僅(jin) 要求生成清晰紅外熱圖像，還是同時要求精確測溫

這之間有什麽(me) 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，並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。

2、了解最大的測量距離

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最大測量距離。對於(yu) 非製冷微熱量型焦平麵探測器，要想準確地分辨目標，通過熱像儀(yi) 光學係統的目標圖像必須占到9個(ge) 像素，或者更多。 如果儀(yi) 器距離目標過遠，目標將會(hui) 很小，測溫結果將無法正確反映目標物體(ti) 的真實溫度，因為(wei) 紅外熱像儀(yi) 此時測量的溫度平均了目標物體(ti) 以及周圍環境的溫度。為(wei) 了得到最精確的測量讀數，請將目標物體(ti) 盡量充滿儀(yi) 器的視場。顯示足夠的景物，才能夠分辨出目標。與(yu) 目標的距離不要小於(yu) 熱像儀(yi) 光學係統的最小焦距，否則不能聚焦成清晰的圖像。

3、選擇正確的測溫範圍

是否了解現場被測目標的測溫範圍？我們(men) 使用紅外熱像儀(yi) 為(wei) 了得到正確的溫度讀數，請務必設置正確的測溫範圍。當觀察目標時，對儀(yi) 器的溫度跨度進行微調將得到最佳的圖像質量。這也將同時會(hui) 影響到溫度曲線的質量和測溫精度。

4、調整焦距

大家在使用紅外熱像儀(yi) 時，可以在紅外圖像存儲(chu) 後對圖像曲線進行調整，但是無法在圖像存儲(chu) 後改變焦距，也無法消除其他雜亂(luan) 的熱反射。保證第一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範圍，Distance距離)

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，將會(hui) 發現大多數目標都是接近於(yu) 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，有些較老的紅外熱像儀(yi) 隻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(yi) 器平穩

在使用紅外線熱像儀(yi) 拍攝過程中，由於(yu) 儀(yi) 器移動可能會(hui) 引起圖像模糊。為(wei) 了達到最好的效果，在凍結和記錄圖像的時候，應盡可能保證儀(yi) 器平穩。當按下存儲(chu) 按鈕時，應盡量保證輕緩和平滑。即使輕微的儀(yi) 器晃動，也可能會(hui) 導致圖像不清晰。推薦將儀(yi) 器放置在物體(ti) 表麵，或使用三腳架等方式盡量保持穩定。