| 词条 | 红外热像仪 |
| 释义 | 红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。 中文名：红外热像仪 像素标准：320*240 分辨率标准：小于0.1℃ 物理原理：斯蒂芬·玻耳兹曼定律 历史渊源由来：1800年英国物理学家F. W. 赫胥尔发现了红外线，红外线是一种电磁波，它在电磁波连续频谱中的位置是处于无线电波与可见光之间的区域。红外线辐射是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射，它是基于任何物体在常规环境下都会产生自身的分子和原子无规则的运动，并不停地辐射出热红外能量，分子和原子的运动愈剧烈，辐射的能量愈大，反之，辐射的能量愈小。温度在绝对零度以上的物体，都会因自身的分子运动而辐射出红外线。 著名的普朗克定律表明温度、波长和能量之间存在一定的关系，红外总能量随温度的增加而迅速增加；峰值波长随温度的增加向短波移动。根据斯蒂芬·玻耳兹曼定律，当温度变化时，红外总能量与绝对温度的四次方成正比，当温度有较小的变化时，会引起总能量的很大变化。 仪器简介红外热像仪最早是因为军事目的而得以开发，近年来迅速向民用工业领域扩展。自二十世纪70年代，欧美一些发达国家先后开始使用红外热像仪在各个领域进行探索。红外热像仪也经过几十年的发展，已经发展成非常轻便的现场测试设备。由于测试往往产生的温度场差异不大和现场环境复杂等因素，好的热像仪必须具备320*240像素、分辨率小于0.1℃、空间分辨率小、具备红外图像和可见光图像合成功能等。由于红外热成像技术能够进行非接触式的、高分辨率的温度成像，能够生成高质量的图像，可提供测量目标的众多信息，弥补了人类肉眼的不足，因此已经在电力系统、土木工程、汽车、冶金、石化、医疗等诸多行业得到广泛应用，未来的发展前景更不可限量。 应用范围下面对红外热像仪的具体应用情况向您作一个简单介绍： 输电设备：接头、绝缘子、夹板、跳线、高压线、压接套管、瓷瓶引线……变电系统：互感器、隔离开关、空气断线器、油断路器、少油量断路器、避雷器、电容器、电抗器、变压器、总线、套管、整流器、绝缘子、线夹、阻波器……配电系统：配电盘、开关箱、变压器、断电器、接触器、保险丝、电缆……发 电 厂：发电机碳刷绕组装备、发电机、变压器、油枕、发电机馈电线、电压调节器、发电机马达控制中心电盘、UPS……建设系统：检查外墙空鼓、剥落、屋面渗漏、管道、热桥、建筑节能研究、竣工验收等； 公路桥梁：可用于快速扫描公路裂纹、桥梁开裂、渗漏检查、沥青摊铺等； 冶金系统：用于大型高炉料面测定、热风炉的破损诊断和检修等；高炉、钢材成型加工和热处理：焊接、铸件、模具、炼钢炉、转炉、鱼雷车、炉壁、金属热处里（退火、回火、淬火）、冷/热轧钢板、钢卷线材等温度量测监控……石化系统：可用于保温隔热材料的破损诊断、加热炉管的温度分布测定等； 转动机械设备：马达、马达碳刷、轴承、联轴器、泵浦、汽机叶片、齿轮箱、驱动齿轮、驱动皮带、联轴器、射出成型机、柴油机、空压机……机电系统：可用于新产品开发试验研究、大型机电设备温度分布监测等；锅炉反应炉加热炉：炉壁、炉管、烟囱、热交换器、水泥旋窑……产品流程设备：安全阀、气体/产品管路（保温、保冷）、热交换器、冷却塔、桶槽、球槽、储存槽、空气干燥机、烘干机、冷冻器……电子产品：PC板热分析、电子组件热传导测试、壳散热测试、电路设计、环境评估……消防安保系统：可用于消防科研、火灾救人、安保、走私监控等； 自然科学：采光、温室效应、沙尘暴、植物、采矿等；医疗：肿瘤、甲状腺、糖尿病、非典、禽流感等；军事：导弹制导，红外雷达，炸药性能提升，红外夜视等；其它：玻璃、塑料、造纸、纺织、包装、排污、电影广告策划、高铁等高速运行设备磨损检测…… 应用案例1982年4月─6月，英国和阿根廷之间爆发马尔维纳斯群岛战争。4月13日半夜，英军攻击承军据守的最大据点斯坦利港。3000名英军布设的雷区，突然出现在阿军防线前。英国的所有枪支、火炮都配备了红外夜视仪（便携式红外热像仪，下同），能够在黑夜中清楚地发现阿军目标。而阿军却缺少夜视仪，不能发现英军，只有被动挨打的份。在英军火力准确的打击下，阿军支持不住，英军趁机发起冲锋。到黎明时，英军已占领了阿军防线上的几个主要制高点，阿军完全处于英军的火力控制下。6月14日晚9时，14 000名阿军不得不向英军投降。英军领先红外夜视器材赢得了一场兵力悬殊的战斗。 1991年海湾战争中，在风沙和硝烟弥漫的战场上，由于美军的先进传感器技术使他们在战争中获得了全面的信息优势——红外热像仪，M1A1坦克装备的热成像仪在夜间或烟雾条件下可以识别1500米内的目标，而探测距离远达3000米。伊军T-72M配备的只是第二代微光夜视仪，最大探测距离800米、甚至更短。这使M1A1坦克普遍做到先敌开火、机载前视红外热像仪可以发现埋在沙子下的伊军坦克。战后很多伊军坦克兵俘虏回忆，他们只能朝着炮口火焰还击。所以，T-72M与M1A1的在海湾战争的较量，就像是一个瞎子与一个视力正常的人在搏斗，而这个视力正常的人还更强壮一些，T-72M战绩为0的惨败也就不足奇怪了。由此可以看出红外夜视器材在现代战争中的重要作用。美军在海湾战争中表现出了巨大的信息化优势，美军最终坦克只损失几辆，而且没有成员伤亡，而伊拉克的5000多辆坦克被击毁3000多辆。 高速红外热像仪在爆炸试验中可以探测到爆炸火球表面温度的时空分布，从时间和空间两方面扩大测试范围。速度达到500帧/秒(500HZ)以上的高速红外热像仪对于爆炸过程的描述更为清晰，通过红外热像仪得出的数据可以优化爆炸过程中燃料抛散过程的动力学特征，从而选择合理的装置参数，对于提高爆炸波能量输出，进而达到高威力毁伤效应具有重要意义。 设备构成见下图 技术参数ZYT-IR-6000 使用环境要求 1 工作环境温度 -15℃～55℃ 2 工作环境湿度 ≤95%，非冷凝 3 存贮环境温度 -40℃～70℃ 4 封装 IP67 5 抗冲击 工作时：25g 6 抗震动 工作时：2.5g 7 注入水压 ≤0.3Mpa（兆帕） 8 注入气压 ≤0.2Mpa（兆帕） ZYT-IR-6000 技术性能指标 4 探测器类型 焦平面，非制冷微量热型 5 工作波段 7.5～13微米 6 视场角 40°×30° 7 调焦 电动调焦 8 温度分辨率 0.08℃在30℃时 9 测温范围 -20℃～2000℃ 10 测温精度 ±2℃ 或±2% 取大者 11 空间分辨率 1.3mrad 12 像素数 320×240 13 帧频 50/60Hz，非插值法 ZYT-IR-6000测量功能 14 测量模式 点分析、自动追踪最高或最低温度；区域分析；等温分析；线温分布图 15 大气穿透率校正 自动，根据输入距离，大气温度和相关湿度 16 光学穿透率校正 自动内部校正 17 辐射率校正 0.1至1 辐射率可以0.01为步进校正 18 反射环境温度校正 自动，根据输入的环境温度 ZYT-IR-6000 传输接口 19 USB2.0 传输红外图像、测温数据和控制信号 20 RS232 传输控制信号 21 视频 传输模拟视频 Telops-HD-ir技术参数（目前世界上产品焦平面大小可达到的最高参数，截止2012年1月1日） FPA焦平面探测器帧幅 1280*1024pixels 波长范围 3.6um-4.9um 探测器类型 insb Nedt 30mK 探测器间距 30um F/# f/3.0 最大全幅采集速率 75HZ 积分时间 0.5us-90ms 窗口大小设定 15bits 数据带宽 15bits 高动态范围成像 是 内置滤光器 1 增益控制 自动或手动 定标模式 实时 数据输出格式 温度或源数据 测温精度 1k 温度灵敏度 0.02°c 测温范围 -15°c to 1500°c 可选滤波轮 8 Telops-fast-ir技术参数（目前世界上产品速度可达到的最高参数，截止2012年1月1日） 最大全幅采集速率(320*256pixels) 1000HZ 最大采集速率(128*8pixels) 36000HZ 探测器类型 insb NETD <18mk 数据带宽 16bits 温度灵敏度 0.02°c 测温范围 -15°c to 1500°c 设备选型怎样选择合适的红外热像仪 1.什么样的像素满足您的要求?320*240=76,800? 在12米处测量的最小尺寸是1*1cm 160*120=19,200? 在12米处测量的最小尺寸是2*2cm TH7700红外热像仪 低端低分辨率红外热像仪 320*240=76800个像素 160*120=19,200个像素2、是否需要定量检测 红外热像仪有两种用途： 1、热成像 2、测温 评价红外测温能力叫做MFOV，主要有2种：一种是MFOV 为1，另外一种MFOV为3*3。 MFOV为1时，目标完全覆盖了热像仪的像素，像素接受的辐射只来自目标，因此能准确测量目标温度。而MFOV为9时，像素接收的辐射不只来自目标，而且吸收目标旁边的和背后的辐射，就不能测得这么小目标的准确温度。 然而这只是测量的极限，根据当前的大部分FPA探测器技术，目标在探测器上最少要有 3 x 3 个像素才能确保准确测量，这要求检测时尽量靠近目标或选用望远镜头. 如果目标成像小于3x3个像素，则热像仪显示的温度读数是目标的温度值与也成像在这3x3个像素的目标周围物体（环境）温度的平均值。 3、高空间分辨率的优势 高空间分辨率能够得出准确的温度，低空间分辨率读出的温度只是发热点周围的平均温度。在定量化检测时候，温度的正确与否非常重要！ 4、稳定性重复性对你是否重要 决定红外热像仪的因素主要有3个方面： 探测器、光学器件、电气原器件，军事级探测器的主要优势在哪里 a、主要有两种探测器。氧化钒晶体和多晶硅。氧化钒晶体探测器的主要优势： b、此探测器主要的优势是测温视域MFOV（Measurement Field of View）为1,温度测量是精确到1个像素点。Amorphous Silicon（多晶体硅）传感器， MFOV为9，即每点的温度是基于3×3=9个像素点平均而获得。 c、温度稳定性好。 d、使用寿命长 e、适合于远距离测试 5、是否在意报告处理的烦琐？ 如果红外图像和可见光图像组合显示就减少了大量工作，同时报告自动生成也会大大减少操作时间。 6、是否需要延长曝光时间？延长曝光时间——专业照相的必然选择 ∑2、∑4、∑8、 ∑16等功能，特别在检测北立面或者阳光照不到的地方很有优势。使用了∑功能，增加了曝光时间，图像更清晰，更容易发现缺陷部位。 7、是否需要强大的售后技术支持 a、是否需要现场测试指导培训 b、专业的培训： LEVEL1, LEVEL2， LEVEL3认证课程培训。 使用方法正确使用红外热像仪的方法和技巧 1）调整焦距 2）选择正确的测温范围 3）了解最大测量距离 4）仅仅要求生成清晰红外热图像，还是同时要求精确测温 5）工作背景单一 6）保证测量过程中仪器平稳 1）调整焦距您可以在红外图像存储后对图像曲线进行调整，但是您无法在图像存储后改变焦距，也无法消除其他杂乱的热反射。保证第一时间操作正确性将避免现场的操作失误。仔细调整焦距！如果目标上方或周围背景的过热或过冷的反射影响到目标测量的精确性时，试着调整焦距或者测量方位，以减少或者消除反射影响。（FoRD的意思是：Focus焦距，Range范围, Distance距离） 2）正确的测温范围您是否了解现场被测目标的测温范围？为了得到正确的温度读数，请务必设置正确的测温范围。当观察目标时，对仪器的温度跨度进行微调将得到最佳的图像质量。这也将同时会影响到温度曲线的质量和测温精度。 3）最大的测量距离当您测量目标温度时，请务必了解能够得到精确测温读数的最大测量距离。对于非制冷微热量型焦平面探测器，要想准确地分辨目标，通过热像仪光学系统的目标图像必须占到9个像素，或者更多。 如果仪器距离目标过远，目标将会很小，测温结果将无法正确反映目标物体的真实温度，因为红外热像仪此时测量的温度平均了目标物体以及周围环境的温度。为了得到最精确的测量读数，请将目标物体尽量充满仪器的视场。显示足够的景物，才能够分辨出目标。与目标的距离不要小于热像仪光学系统的最小焦距，否则不能聚焦成清晰的图像。 4）仅仅要求生成清晰红外热图像，还是同时要求精确测温 这之间有什么区别吗？一条量化的温度曲线可用来测量现场的温度情况，也可以用来编辑显著的温升情况。清晰的红外图像同样十分重要。但是如果在工作过程中，需要进行温度测量，并要求对目标温度进行比较和趋势分析，便需要记录所有影响精确测温的目标和环境温度情况，例如发射率，环境温度，风速及风向，湿度，热反射源等等。 5）工作背景单一 例如，天气寒冷的时候，在户外进行检测工作时，你将会发现大多数目标都是接近于环境温度的。当在户外工作时，请务必考虑太阳反射和吸收对图像和测温的影响。因此，有些老型号的红外热像仪只能在晚上进行测量工作，以避免太阳反射带来的影响。 6）保证测量过程中仪器平稳 现在所有的长波NEC红外热像仪都可以达到60Hz帧频速率，因此在拍摄图像过程中，由于仪器移动可能会引起图像模糊。为了达到最好的效果，在冻结和记录图像的时候，应尽可能保证仪器平稳。当按下存储按钮时，应尽量保证轻缓和平滑。即使轻微的仪器晃动，也可能会导致图像不清晰。推荐在您胳膊下用支撑物来稳固，或将仪器放置在物体表面，或使用三脚架,尽量保持稳定。 还有要了解的可以找欧美大地专业人员进行指导。 |
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