红外热像仪的原理|结构|特点

　　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。红外热像仪可以应用在科学研究、电气设备、机电设备、建筑检测、军事及安防等领域。

红外热像仪的工作原理

　　红外热像仪本身并不发射红外光，它只是被动地吸收而已。红外热像仪是通过非接触探测红外热量，并将其转换生成热图像和温度值，进而在显示器上显示，并可以对温度值进行计算的一种检测设备。红外热像仪能够将探测到的热量精确量化，能够对发热的故障区域进行准确识别和严格分析。照相机成像得到照片，电视摄像机成像得到电视图像，都是可见光成像。

　　自然界中，一切物体都可以辐射红外线，因此利用探测仪测定目标的本身和背景之间的红外线差就可以得到不同的红外图像。热红外线形成的图像称为热图。

　　工作时，红外热像仪利用光学器件将场景中的物体发出的红外能量聚焦在红外探测器上，然后将来自每个探测器元件的红外数据转换成标准的视频格式，并在标准的视频监视器上显示出来，或记录在存储器上。

　　目标的热图像和目标的可见光图像不同，它不是人眼所能看到的目标可见光图像，而是目标表面温度的分布图像，换句话说，红外热像仪使人眼不能直接看到目标表面温度的分布情况，变成人眼可以看到的代表目标表面温度分布的热图像。

　　由于红外热像仪的特殊原理，在研发及生产/流程测试中，红外热像仪可用于实时捕捉并记录热分布及变化，方便工程人员查看并准确测量设备、产品及流程中加热曲线或散热、泄漏以及其他温度因素。这也是红外热像仪可以广泛应用于诸如微电子、造纸业、汽车行业、塑料注塑成型、家电设计等各个领域的原因所在。

红外热像仪的结构

　　红外热像仪通常由扫描系统及显示单元等组成，其主要构结说明如下：

　　扫描系统：

　　红外扫描器。它是红外热像仪里Z重要的组成部分，它通过光子检测器吸收物体发出的红外辐射能量，并且将其转换成电子视频信号，该信号经过前置放大器放大后，传送至显示单元。

　　红外热像仪扫描系统是将被测对象的辐射经扫描并反射到反射聚光镜，再通过衰减器、硅透镜和反射镜投射到致冷的锑化铟红外检测元件的表面上。扫描镜既围绕垂直轴作水平摆动，又在完成一“行”扫描后，围绕水平轴做一次倾动，逐渐移动到被测对象上的测量点，从而实现对被测对象的面扫描。

　　显示单元：

　　显示单元也是红外热像仪里很重要的组成部分，它主要包括输出信号放大部分、扫描控制系统部分和阴极射线管部分。放大部分的输出信号经发射率修正及环境温度补偿后，依据使用要求，将温度分布的各种信号变成阴极射线管荧屏上的亮度信号。只要电子束的扫描与光学系统的扫描同步，就能够在荧屏上成像，即显示的温度图像与该被测对象的温度分布相对应，观测者就可以从图像中获得不同颜色所代表不同温度的数值。同时，它也可将信号储存起来，供我以后对数据进行分析参考和处理之用。

　　在扫描的瞬间，扫描器只能接受被测对象在某个瞬间视场的红外辐射，即温度高处发亮、温度低处发暗。用黑体炉分度之后，就可定量地测量温度场。

　　红外热像仪测量结果经过计算机处理后，可同时给出温度的Zgao值、Zdi值、平均值、变化范围、方差等，在荧光屏上也可相应地显示 X 方向或 Y 方向的轴向温度分布等。图像记录和处理系统的组成方案有几种，其中一种方案包括：

　　1、录像机：它可将图像存储在磁盘上，供计算机处理分析图像之用;此录像机同时具备放映功能。

　　2、数字式红外转换系统：它是一个能够将黑白图像转换成十种颜色图像的实时系统。使用数字式红外转换系统不仅可以录像还可以放像。

　　3、红外连接组件：它可以将模拟信号转换成数字信号再传送到计算机上。

　　4、计算机：包括软件系统、显示器和打印机。在显示器上可以直接观测到热像和温度数值等，打印机也可纸质输出热像和温度数值等。

　　5、彩色监视器：可用于显示彩色图像。

红外热像仪的特点

　　红外热像仪的发展速度很快，应用范围也越来越广，红外热像仪的应用之所以如此广泛，是因为它有如下特点：

　　1、测量范围广：通常为(-170~2000)℃(加滤光片);

　　2、准确度高：能分辨 0.1℃的温度;

　　3、响应快：可在几秒内测出物体的温度场;

　　4、可用于测量小目标物体;

　　5、不破坏被测温场：测温距离可近可远，从几厘米到天文距离。

　　红外热像仪通常适用于以下两种情况：一是面积大且温度分布不均匀的被测物体，欲求其整个面积的平均温度或表面温场随时间的变化情况;其次是在有限的区域内，寻找出过热点或过热区域。