紅外熱成像技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

1、紅外熱成像技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)一、 紅外熱成像技術(shù)的定義紅外熱像技術(shù)是一門獲取和分析來自非接觸熱成像裝置的熱信息的科學(xué)技術(shù)。就像照相技術(shù)意味著“可見光寫入”一樣， 熱成像技術(shù)意味著“熱量寫入”。 熱成像技術(shù)生成的圖片被稱作“溫度記錄圖”或“熱圖”。二、 紅外熱像圖和可見光圖比較紅外熱圖像 可見光圖像三、 紅外熱成像測量的優(yōu)勢1.非接觸遙感檢測，紅外熱像儀不同于紅外測溫儀，不用接觸被測物，可以安全直觀的找到發(fā)熱點(diǎn)。2.一張二維畫面可以體現(xiàn)被測范圍所有點(diǎn)的溫度情況，具有直觀性。還可以比較處于同一區(qū)域的物體的溫度，查看兩點(diǎn)間的溫差等。3.實(shí)時(shí)快速掃描靜止或者移動(dòng)目標(biāo)，可以實(shí)時(shí)傳輸?shù)诫娔X進(jìn)行分析監(jiān)控。 四、

2、 紅外線的發(fā)現(xiàn)1800年英國的天文學(xué)家Mr.William Herschel 用分光棱鏡將太陽光分解成從紅色到紫色的單色光，依次測量不同顏色光的熱效應(yīng)。他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水銀溫度計(jì)移到紅色光邊界以外，人眼看不見任何光線的黑暗區(qū)的時(shí)候，溫度反而比紅光區(qū)更高。反復(fù)試驗(yàn)證明，在紅光外側(cè)，確實(shí)存在一種人眼看不見的“熱線”，后來稱為“紅外線”，也就是“紅外輻射”。紅外線普遍存于自然界中，任何溫度高于絕對零度（-273.16 ）的物體都會(huì)發(fā)出紅外線，比如冰塊。五、 電磁波譜我們通常把波長大于紅色光線波長0.75µm ，小于1000µm的這一段電磁波稱作“紅外線” ，也常稱作“紅外輻射” 。紅外

3、線按照波長不同可以分為：近紅外0.75 3 µm；中紅外3 6 µm；遠(yuǎn)紅外6 15 µm；極遠(yuǎn)紅外15 1000 µm。六、 紅外輻射的大氣穿透紅外線在大氣中穿透比較好的波段，通常稱為 “大氣窗口”。紅外熱成像檢測技術(shù)，就是利用了所謂的“大氣窗口”。短波窗口在1-5m之間，而長波窗口則是在8-14m之間。一般紅外線熱像儀使用的波段為:短波 (3µm - 5µm); 長波 ( 8µm -14µm) 。七、 紅外熱像儀的工作原理紅外熱像儀可將不可見的紅外輻射轉(zhuǎn)換成可見的圖像。物體的紅外輻射經(jīng)過鏡頭聚焦到探測器上，探測

4、器將產(chǎn)生電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)過放大并數(shù)字化到熱像儀的電子處理部分，再轉(zhuǎn)換成我們能在顯示器上看到的紅外圖像。信 號(hào) 處 理 器顯 示 器二維焦平面列陣探測器 (FPA) 光學(xué)系統(tǒng)八、 紅外熱像儀的標(biāo)定前面曾提到過史蒂芬-波茲曼定律，它給出了黑體的輻射能量與其溫度的關(guān)系，即： W=*T4 式中=5.67×10-8w/m².k4， T為絕對溫度， 單位為K。 紅外熱像儀的標(biāo)定正是基于這一理論基礎(chǔ),在設(shè)定的環(huán)境條件下,用一定數(shù)量已知溫度的黑體進(jìn)行標(biāo)定。 多個(gè)黑體放置成半圓形，熱像儀放在中心能轉(zhuǎn)動(dòng)的臺(tái)子上，并與標(biāo)定系統(tǒng)的自動(dòng)控制中心相連 。紅外熱像儀依次對準(zhǔn)各黑體，每個(gè)黑體都會(huì)在熱像儀中

5、產(chǎn)生一個(gè)輻射信號(hào)，標(biāo)定系統(tǒng)將此信號(hào)與其溫度對應(yīng)起來。將每對信號(hào)與溫度對應(yīng)起來，并將各點(diǎn)擬合成一條曲線，這就是標(biāo)定曲線，此曲線將被存在熱像儀的內(nèi)存里，用來對應(yīng)物體輻射與溫度的關(guān)系，所以如果熱像儀的探測器接收到物體的輻射信號(hào)，此標(biāo)定曲線將會(huì)把信號(hào)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的溫度。 九、 紅外熱圖的解讀紅外熱像儀顯示的紅外圖像是物體紅外輻射的二維圖像化，它反映物體表面的溫度分布狀況，但要想準(zhǔn)確測量圖像中物體各點(diǎn)的溫度，還要對一些物體參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。從紅外熱圖中看到的物體表面溫度與輻射率有著密切的關(guān)系，我們要學(xué)習(xí)識(shí)別和分析紅外圖像因輻射率的不同而產(chǎn)生的不同現(xiàn)象，不要產(chǎn)生錯(cuò)覺。 膠帶=0.95，杯子=0.10，環(huán)境溫度T=25(1) 杯中不倒水(2)杯中倒入20的涼水(3)杯中倒入60熱水 60 20 25高輻射率物體的紅外圖像表面溫度接近它的真實(shí)溫度，低輻射率物體的紅外圖像表面溫度