红外热像仪的原理

时资HE-155C红外温度传感器

 


   红外热像仪是利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描 系统(目前先进的焦平面技术则省去了光机扫描系统)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上,在光学系统和红外探测器之间,有一个光机扫描机构(焦平面热像仪无此机构)对被测物体的红外热像进行扫描,并聚焦在单元或分光探测器上,由探测器将红外辐射能转换成电信 号,经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器显 示红外热像图。这种热像图与物体表面的热分布场相对应;实 质上是被测目标物体各部分红外辐射的热像分布图由于信号非 常弱,与可见光图像相比,缺少层次和立体感,因此,在实际 动作过程中为更有效地判断被测目标的红外热分布场,常采用 一些辅助措施来增加仪器的实用功能,如图像亮度、对比度的 控制,实标校正,伪色彩描绘等技术。

红外热像仪的发展

1800年,英国物理学家F. W. 赫胥尔发现了红外线,从此 开辟了人类应用红外技术的广阔道路。在第二次世界大战中, 德国人用红外变像管作为光电转换器件,研制出了主动式夜视 仪和红外通信设备,为红外技术的发展奠定了基础。 二次世界大战后,首先由美国德克萨兰仪器公司经过近一 年的探索,开发研制的第一代用于军事领域的红外热成像设 备,称之为红外寻视系统(FLIR),它是利用光学机械系统对 被测目标的红外辐射扫描。由光子探测器接收两维红外辐射迹 象,经光电转换及一系列仪器处理,形成视频图像信号。这种 系统、原始的形式是一种非实时的自动温度分布记录仪,后来 随着五十年代锑化铟和锗掺汞光子探测器的发展,才开始出现 高速扫描及实时显示目标热图像的系统。 六十年代早期,瑞典AGA公司研制成功第二代红外成像装 置,它是在红外寻视系统的基础上以增加了测温的功能,称之 为红外热像仪。 开始由于保密的原因,在发达的国家中也仅限于军用,投 入应用的热成像装置可的黑夜或浓厚幕云雾中探测对方的目 标,探测伪装的目标和高速运动的目标。由于有国家经费的支 撑,投入的研制开发费用很大,仪器的成本也很高。以后考虑 到在工业生产发展中的实用性,结合工业红外探测的特点,采 取压缩仪器造价。降低生产成本并根据民用的要求,通过减小 扫描速度来提高图像分辨率等措施逐渐发展到民用领域。 六十年代中期,AGA公司研制出第一套工业用的实时成像系 统(THV),该系统由液氮致冷,110V电源电压供电,重约35公 斤,因此使用中便携性很差,经过对仪器的几代改进,1986年 研制的红外热像仪已无需液氮或高压气,而以热电方式致冷, 可用电池供电;1988年推出的全功能热像仪,将温度的测量、 修改、分析、图像采集、存储合于一体,重量小于7公斤,仪器 的功能、精度和可靠性都得到了显著的提高。

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