全面了解红外热像仪

时间：2018-05-23

红外热像仪，英文为Infrared Thermal Camera，直译为红外热图照相机，简称热像仪，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。“红外线”一词源于“past red”，是超出红色之外的意思，表示该波长在电磁辐射频谱中所处的位置；“thermography”一词是采用同根词生成，意思是“温度图像”。

红外热像仪历史起源

热成像的起源归功于德国天文学家Sir William Herschel，热像仪是一种无需与设备直接接触便可检测出红外波长频谱中的热图案的设备。早期型号的热像仪称为“光导探测器”。从 1916年至1918年，美国发明家Theodore Case利用光导探测器做实验，通过与光子（而不是热能）直接交互作用产生信号，最终发明了速度更快、更灵敏的光导探测器。直到20世纪六十年代，热成像技术才被用于非军事应用领域。

20世纪八十年代后期，一种称为焦平面阵列(FPA) 新设备从军事应用领域转移至商业市场。焦平面阵列 (FPA) 是一种图像传感设备，由位于镜头焦平面处的红外传感探测器的阵列（通常为矩形）组成。自2000 年以来，使用多个探测器FPA 技术的发展不断加快。长波热像仪用于检测8 µm至15µm 波长范围内的红外能量。中波热像仪用于检测2.5µm至6µm波长范围内的红外能量。长波和中波热成像系统均提供全面的辐射型号，图像融合度和热灵敏度通常为 0.03SDgrC (0.054SDgrF) 或更低。

红外热像仪的构成

红外热像仪的构成包括5大部分：1、红外镜头: 接收和汇聚被测物体发射的红外辐射；2、红外探测器组件: 将热辐射型号变成电信号；3、电子组件: 对电信号进行处理；4、显示组件: 将电信号转变成可见光图像；5、软件: 处理采集到的温度数据，转换成温度读数和图像。

什么是红外热像仪的IFOV指标?

IFOV，全称为Instantaneous Field Of View，译为瞬时视场角或空间分辨率，是红外镜头的一项重要指标，指红外探测系统在某一瞬间，探测单元对应的瞬时视场。即在单位测试距离下，红外热像仪每个像素能够检测的最小目标( 面积)，IFOV以毫弧度（mrad）计量为单位，是一个主要由像素和所选镜头角度所决定的综合性能参数，是热像仪处理空间细节能力的技术指标。

为什么红外热像仪的IFOV指标越小越好?

单位距离相同时，IFOV 越小，单个像素所能检测的面积越小，单位测量面积上由更多的像素所组成，图像呈现的细节越多，成像越清晰。见下图：

红外热像仪到底能测多远？

根据公式：检测距离= 被测目标尺寸÷ IFOV，所以IFOV 越小，可以测得越远。例如：输电线路的线夹尺寸一般为50mm，若使用IFOV 为2.5mRad的红外热像仪，则最远检测距离为50÷ 2.5=20m。

红外热像仪能测多小的目标？

根据公式：最小检测目标尺寸= IFOV × 最小聚焦距离。所以IFOV越小，最小聚焦距离越小，则可检测到越小的目标。见下对比图，从对比图看出：右侧的热像仪，虽像素稍低，但凭借小的IFOV 及最小聚焦距离优势，实际可以拍摄到0.38mm微小目标，而左侧的热像仪则只能测到1.3mm 的目标。

红外热像仪能看得多清晰？

红外热像仪看的清晰与否，由以下两个因素构成：

因素1：NEDT，全称Noise equivalent temperature difference，直译为热灵敏度或噪声等效温差，表征红外成像系统受客观信噪比限制的温度分辨率的一种量度。热灵敏度决定红外热像仪区分细微温差能力。见下图：同样状况下，右图所用热像仪热灵敏度更低，画面清晰显示花蕊细节的温度分布，而左图同区域只能看到一片红色。