紅外熱成像原理

紅外熱成像原理

   波長為(wei) 2.0~1000μm的部分稱為(wei) 熱紅外線。我們(men) 周圍的物體(ti) 隻有當它們(men) 的溫度高達1000℃以上時，才能夠發出可見光。相比之下，我們(men) 周圍所有溫度在零度（-273℃）以上的物體(ti) ，都會(hui) 不停地發出熱紅外線。所以，熱紅外線（或稱熱輻射）是自然界中存在為(wei) 廣泛的輻射。熱輻射除存在的普遍性之外，還有另外兩(liang) 個(ge) 重要的特性。

1．大氣、煙雲(yun) 等吸收可見光和近紅外線，但是對3~5μm和8~14μm的熱紅外線卻是透明的。因此，這兩(liang) 個(ge) 波段被稱為(wei) 熱紅外線的“大氣窗口" 。利用這兩(liang) 個(ge) 窗口，可以使人們(men) 在*無光的夜晚，或是在煙雲(yun) 密布的戰場，清晰地觀察到前方的情況。正是由於(yu) 這個(ge) 特點，熱紅外成像技術軍(jun) 事上提供了的夜視裝備並為(wei) 飛機、艦艇和坦克裝上了全天候前視係統。這些係統在海灣戰爭(zheng) 中發揮了非常重要的作用。

2．物體(ti) 的熱輻射能量的大小，直接和物體(ti) 表麵的溫度相關(guan) 。熱輻射的這個(ge) 特點使人們(men) 可以利用它來對物體(ti) 進行無接觸溫度測量和熱狀態分析，從(cong) 而為(wei) 工業(ye) 生產(chan) ，節約能源，保護環境等等方麵提供了一個(ge) 重要的檢測手段和診斷工具。

現代的熱成像裝置工作在中紅外區域（波長3~5μm）或遠紅外區域（波長8~12μm）。通過探測物體(ti) 發出的紅外輻射，熱成像儀(yi) 產(chan) 生一個(ge) 實時的圖像，從(cong) 而提供一種景物的熱圖像。並將不可見的輻射圖像轉變為(wei) 人眼可見的、清晰的圖像。熱成像儀(yi) 非常靈敏，能探測到小於(yu) 0.1℃的溫差。

工作時，熱成像儀(yi) 利用光學器件將場景中的物體(ti) 發出的紅外能量聚焦在紅外探測器上，然後來自與(yu) 每個(ge) 探測器元件的紅外數據轉換成標準的視頻格式，可以在標準的視頻監視器上顯示出來，或記錄在錄像帶上。由於(yu) 熱成像係統探測的是熱而不是光，所以可全天候使用；又因為(wei) 它*是被動式的裝置，沒有光輻射或射頻能量，所以不會(hui) 暴露使用者的位置。

紅外探測器分為(wei) 兩(liang) 類：光子探測器和熱探測器。光子探測器在吸收紅外能量後，直接產(chan) 生電效應；熱探測器在吸收紅外能量後，產(chan) 生溫度變化，從(cong) 而產(chan) 生電效應。溫度變化引起的電效應與(yu) 材料特性有關(guan) 。

光子探測器非常靈敏，其靈敏度依賴於(yu) 本身溫度。要保持高靈敏度，就必須將光子探測器冷卻至較低的溫度。通常采用的冷卻劑為(wei) 斯太林（Stirling）或液氮。

熱探測器一般沒有光子探測器那麽(me) 高的靈敏度但在室溫下也有足夠好的性能，因此不需要低溫冷卻。