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紅外熱成像儀
閱讀�9690�(shí)間:2010-11-13 10:18:42

  紅外熱成像儀是一種利用紅外熱成像技�(shù)來對(duì)目標(biāo)物�(jìn)行紅外探�(cè),然后將溫度分布�(zhuǎn)換成人眼可見的圖像,并以不同顏色顯示出來的儀器裝�,在�(yī)�、治�、消�、考古、交通、農(nóng)�(yè)和地址等許多領(lǐng)域均有重要的�(yīng)��

特點(diǎn)

  非制冷微量熱型焦平面探測(cè)�

  �(cè)溫范圍寬�-40�2000�(�(kuò)�)

  熱靈�0.06�

  傾斜式取景器,屈光度可�(diào)

  通過�(shù)字接口連續(xù)記錄�(shí)�(shí)�(shù)�(jù)

  采集速率可達(dá)60幀/�

  可預(yù)�(shè)�(shí)�,溫度觸發(fā)方式,避免�(cuò)失重要數(shù)�(jù)的記�

  隨機(jī)配置在線操控,�(shù)�(jù)分析與報(bào)告軟件功能完�

  �(nèi)置數(shù)碼相�(jī)

  可翻�(zhuǎn)式高清晰度彩色液晶顯示屏

  多種功能自動(dòng)完成,操作�(jiǎn)�

  自動(dòng)�(shí)別鏡頭類�

  �(nèi)置存�(chǔ)器和閃存卡插槽方便攜帶熱像儀外出使用

  以語�,文本,可見光圖像對(duì)紅外熱圖�(jìn)行注�

紅外熱成像原�

  �0.78微米�(zhǎng)的電磁波位于可見光光譜紅色以�,稱為紅外線。紅外線,又稱紅外輻�,是指波�(zhǎng)�0.78~1000微米的電磁波。其中波�(zhǎng)�0.78~2.0微米的部分稱為近紅外,波�(zhǎng)�2.0~1000微米的部分稱為熱紅外線�

  照相�(jī)成像得到照片,電視攝像機(jī)成像得到電視圖像,都是可見光成像。自然界�,一切物體都可以輻射紅外�,因此利用探�(cè)儀�(cè)定目�(biāo)的本身和背景之間的紅外線差并可以得到不同的紅外圖像,熱紅外線形成的圖像稱為熱��

  目標(biāo)的熱圖像和目�(biāo)的可見光圖像不同,它不是人眼所能看到的目標(biāo)可見光圖�,而是目標(biāo)表面溫度分布圖像,換一句話�,紅外熱成像使人眼不能直接看到目�(biāo)的表面溫度分�,變成人眼可以看到的代表目標(biāo)表面溫度分布的熱圖像�

紅外熱成像的特征

  我們周圍的物體只有�(dāng)它們的溫度高達(dá)1000℃以上時(shí),才能夠�(fā)出可見光。相比之�,我們周圍所有溫度在零度�-273℃)以上的物�,都�(huì)不停地發(fā)出熱紅外�。例�,我們可以計(jì)算出,一�(gè)正常的人所�(fā)出的熱紅外線能量,大約為100瓦。所�,熱紅外線(或稱熱輻射)是自然界中存在最為廣泛的輻射。熱輻射除存在的普遍性之外,還有另外兩�(gè)重要的特��

  1.大�、煙云等吸收可見光和近紅外線,但是對(duì)3~5微米�8~14微米的熱紅外線卻是透明�。因�,這兩�(gè)波段被稱為熱紅外線的“大氣窗口� 。利用這兩�(gè)窗口,可以使人�?cè)谕耆珶o光的夜晚,或是在煙云密布的戰(zhàn)�(chǎng),清晰地觀察到前方的情�。正是由于這�(gè)特點(diǎn),熱紅外成像技�(shù)軍事上提供了先�(jìn)的夜視裝備并為飛�(jī)、艦艇和坦克裝上了全天候前視系�(tǒng)。這些系統(tǒng)在海灣戰(zhàn)�(zhēng)中發(fā)揮了非常重要的作��

  2.物體的熱輻射能量的大小,直接和物體表面的溫度相�(guān)。熱輻射的這�(gè)特點(diǎn)使人們可以利用它來對(duì)物體�(jìn)行無接觸溫度�(cè)量和熱狀�(tài)分析,從而為工業(yè)生產(chǎn),節(jié)約能�,保�(hù)�(huán)境等等方面提供了一�(gè)重要的檢�(cè)手段和診斷工具�

�(fā)展歷�

  美國(guó)德克薩斯儀器公司(TI)在1964年首次研制成功代的熱紅外成像裝置,叫紅外前視系統(tǒng)(FLIR),這類裝置利用光學(xué)元件�(yùn)�(dòng)�(jī)械,�(duì)目標(biāo)的熱輻射�(jìn)行圖像分解掃�,然后應(yīng)用光電探�(cè)器�(jìn)行光--電轉(zhuǎn)�,形成視頻圖像信�(hào),并在熒屏上顯示,紅外前視系�(tǒng)至今仍是軍用飛機(jī)、艦船和坦克上的重要裝置�

  六十年代中期瑞典AGA公司和瑞典國(guó)家電力局,在紅外前視裝置的基�(chǔ)�,開�(fā)了具有溫度測(cè)量功能的熱紅外成像裝置。這種第二代紅外成像裝�,通常稱為熱像儀�

  七十年代法國(guó)湯姆蓀公司研制�,不需致冷的紅外熱電視�(chǎn)�� 九十年代出現(xiàn)致冷型和非致冷型的焦平面紅外熱成像產(chǎn)品,這是一種一代的紅外電視�(chǎn)�,可以�(jìn)行大�(guī)模的工業(yè)化生�(chǎn),把紅外熱成像的�(yīng)用提高到一�(gè)新的階段�

  七十年代中國(guó)有關(guān)單位已經(jīng)開始�(duì)紅外熱成像技�(shù)�(jìn)行研�,到八十年代�,中�(guó)在長(zhǎng)波紅外元件的研制和生�(chǎn)技�(shù)上有了一定�(jìn)�。到了八十年代末和九十年代初,中�(guó)已經(jīng)研制成功了實(shí)�(shí)紅外成像樣機(jī),其靈敏度、溫度分辨率都達(dá)到很高的水平�

  �(jìn)入九十年�,中�(guó)在紅外成像設(shè)備上使用低噪音寬頻帶前置放大�,微型致冷器等關(guān)鍵技�(shù)方面有了�(fā)展,并且從實(shí)�(yàn)走向�(yīng)�,主要用途用于部�(duì),例如便攜式野戰(zhàn)熱像儀,反坦克飛彈、防空雷�(dá)以及坦克、軍艦火炮等�

  代熱像儀主要由帶有掃描裝置的光學(xué)儀器和電子放大線路、顯示器等部件組�,已�(jīng)成功裝備部隊(duì),并在夜間的地面觀�、空中偵�、水面保�(xiǎn)等作出重要的貢獻(xiàn)�

  第二代熱成像儀主要采用焦平面陣列技�(shù),集成數(shù)萬�(gè)乃至�(shù)十萬�(gè)信號(hào)放大器,將芯片置于光�(xué)系統(tǒng)的焦平面�,取得目�(biāo)的全景圖像,無需�--�(jī)掃描系統(tǒng),大大提高了靈敏度和熱分辨率,可以�(jìn)一步提高目�(biāo)的探�(cè)距離和識(shí)別能�。第三代熱成像儀也正在研�(fā)��

  中國(guó)在紅外熱成像技�(shù)方面,已�(jīng)投入了大量人力物力,形成了相�(dāng)�(guī)模的研發(fā)力量,但是總的來�,與世界先�(jìn)水平差距很大,與西方相比,約�10年以��

�(yīng)�

  1� 鋼鐵工業(yè)中的�(yīng)用熱像儀可用于從冶煉到軋鋼的各�(gè)�(huán)節(jié)� 具體�(yīng)用實(shí)例列舉如下:

 ?�?大型高爐料面的測(cè)�

  � 熱風(fēng)爐的破損診斷和檢�

 ?�?高爐殘鐵口位置的確定

 ?�?鋼錠溫度的測(cè)�

 ?�?連鑄板坯溫度的測(cè)�

 ?�?鋼鐵模溫度的�(cè)�

 ?�?出爐板坯溫度的測(cè)定與控制

 ?�?熱軋輥表面溫度的�(cè)�

  2� 在石化工�(yè)中的�(yīng)�

  石油化工生產(chǎn)中的許多重要�(shè)備是在高溫高壓狀況下工作�� 潛伏著一些易燃� 易爆危險(xiǎn),要求對(duì)生產(chǎn)過程�(jìn)行嚴(yán)格的在線�(jiān)�(cè)� 及時(shí)消除隱患� 使用熱像儀能檢�(cè)�(chǎn)品傳送和管道、耐火及絕熱材�� 各種反應(yīng)爐的腐蝕� 破裂� 減薄� 堵塞以及泄漏等有�(guān)信息� 可快速而準(zhǔn)確地得到�(shè)備和材料表面二維溫度分布� 煉油廠用熱像儀檢測(cè)催化裂化裝置� 反應(yīng)堆尾氣設(shè)備和熔爐� 安全閥與凝氣閥的泄漏� 地下管道的漏失等� 能早期迅速準(zhǔn)確地找出熱漏�(diǎn)� �(duì)爐身、燃?xì)夂团艍m管道� 反應(yīng)堆槽以及�(zhuǎn)移線路中耐火材料的損耗� 裂縫和磨損等情況�(jìn)行檢�,對(duì)防止事故�(fā)生和減少能耗十分有��

  3� 在電力工�(yè)中的�(yīng)�

  在電力系�(tǒng)�� 電氣事故大都不是一下子�(fā)生的� 其間有一�(gè)變化過程� 由于電氣元部件逐漸出現(xiàn)松動(dòng)� 破裂� 銹蝕等造成接觸電阻增加� 致使電氣元部件溫度升高, 出現(xiàn)熱異?,F(xiàn)�。采用熱像儀直接觀察和�(cè)量就可發(fā)�(xiàn)這些�?,F(xiàn)�� 掌握潛存故障的位置和�(yán)重程�� 根據(jù)需�� 安排維修� 消除隱患� 所以熱像儀是發(fā)電廠� 輸變電網(wǎng)以及用電工廠的一種有效檢�(cè)儀�。熱像儀在電力系�(tǒng)中的主要檢測(cè)目標(biāo)是發(fā)電機(jī)組裝置� 輸電線路接頭� 絕緣部件� 變電所�(shè)備、變壓器繞組及油冷系�(tǒng)� 高壓線路的保�(xiǎn)絲電路� 閘刀開關(guān)� 斷路開關(guān)� �(zhuǎn)換開�(guān)和終端裝�、電路分配調(diào)度中心� 控制�(tái)及照明配電盤��

  4� 在醫(yī)�(xué)上的�(yīng)�

  人體是一�(gè)天然紅外輻射�� 人體皮膚的紅外輻射波段為 3-50mm� �(dāng)人體患病�(shí)� 人體的熱平衡受到破壞� 因此�(cè)定人體溫度的變化是臨床醫(yī)�(xué)診斷疾病的一�(xiàng)重要指標(biāo)� 熱像儀可以顯示和記錄人體的溫度分布� 將病變時(shí)的人體熱像和正常生理狀�(tài)下的人體熱像�(jìn)行比�,便可從熱像是否有異變化來判斷病理狀�(tài)。醫(yī)用熱像儀技�(shù)用于臨床診斷已有幾十年的歷史� �(xiàn)已可用于多種疾病的診�� �(yī)用熱像儀已成為診斷淺表腫�� 血管疾病和皮膚病癥等的有效工具� 在醫(yī)療學(xué)科研究中� 熱像儀在醫(yī)�(xué)中的�(yīng)用已成為一�(gè)專門的研究課��

  5� 熱成像技�(shù)在其它工�(nóng)�(yè)�(lǐng)域中的應(yīng)用前面介紹了熱成像技�(shù)在工�(yè)和醫(yī)�(xué)兩大�(lǐng)域的�(yīng)�� 工業(yè)熱像儀和醫(yī)用熱像儀已成為現(xiàn)代科�(xué)技�(shù)中必不可少的新型檢測(cè)儀器并在各行各�(yè)中發(fā)揮越來越大的作用� �(dāng)�� 熱像儀并非只有這兩方面的應(yīng)�� 以下列舉幾�(gè)�(yīng)用實(shí)例說明熱像儀在其它方面的�(yīng)用情況�

 ?�?� �(duì)建筑物的檢測(cè)

 ?�?� �(jiān)�(cè)森林火災(zāi)

 ?�?� 糧食火災(zāi)的探�(cè)

 ?�?� 蒸氣閥的檢查

  �5� 制冷�(shè)備中的應(yīng)�

 ?�?� �(jiān)視液化氣體泄�

  �7� 極地�(dòng)物的�(shí)�

 ?�?� �(duì)輪胎的檢�(cè)

  6、在公安� 消防工作中的�(yīng)�

 ?�?� 夜間以及惡劣氣候條件下目標(biāo)的監(jiān)控在夜晚� 由于眾所周知的原�� 可見光器材已�(jīng)不能正常工作� 觀�(cè)距離大幅縮短� 如果采用人工照明的手�� 則極易暴露目�(biāo)� 若采用微光夜視設(shè)�� 它同樣也工作在可見光波段,依然需要外界光照明� 在城市中工作尚可� 但在野外工作�(shí)� 則觀�(cè)距離大幅縮短� 紅外熱像儀是被�(dòng)接受目標(biāo)自身的紅外熱輻射� 與氣候條件無�(guān)� 因此無論白天黑夜均可以正常工作, 同時(shí)可以避免暴露自身。在�� �� 霧等惡劣的氣候條件下� 由于可見光的波長(zhǎng)�� 克服障礙的能力差� 因而觀�(cè)效果較差� 甚至不能工作� 但紅外線的波�(zhǎng)較長(zhǎng)� 特別是工作在8�14um 的熱像儀� 克服�、雪� 霧的能力較高� 因此仍可以在較遠(yuǎn)的距離上正常觀�(cè)目標(biāo)。所以在夜間以及惡劣氣候條�� 采用紅外熱成像監(jiān)控設(shè)備可以對(duì)各種目標(biāo)� 如人員� 車輛等�(jìn)行可*地監(jiān)��

 ?�?� 偽裝及隱蔽目�(biāo)的識(shí)別普通的偽裝仍然是以防可見光觀�(cè)為主� 一般犯罪分子作案是也是通常隱蔽在草叢及樹林�,這時(shí)如果采用可見光的觀察方�� 則由于視覺錯(cuò)�� 從而容易產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷� 紅外熱成像裝置是被動(dòng)接受目標(biāo)自身的熱輻射� 人體和車輛的溫度及紅外輻射一般都�(yuǎn)大于草木的溫度及紅外輻射� 因此不易偽裝� 也不容易�(chǎn)生錯(cuò)誤判�� 另外� 一般人員也不了解避開紅外監(jiān)視的方法� 因此紅外熱成像裝置在�(shí)別偽裝及隱蔽目標(biāo)這方面的效果明顯�

  �3� 夜間以及惡劣氣候條件下的治安巡邏在高速公�� 鐵路夜間安全保衛(wèi)巡邏� 夜晚城市交通管制等�(lǐng)域中� 紅外熱成像裝置也有這不可替代的作用� 由于熱成像系�(tǒng)在觀�� �(shí)別目�(biāo)方面有著眾多的優(yōu)�(diǎn)� 因此車載或直升飛�(jī)�(jī)載監(jiān)控系�(tǒng)已經(jīng)在許多發(fā)�(dá)�(guó)家得到了廣泛的應(yīng)��

  �4� 重點(diǎn)部門� 建筑� �(cāng)�(kù)的保�� 防火�(jiān)控由于紅外熱成像�(shè)備是反映物體溫度而成像的�(shè)備, 因此除了夜間可以作為�(xiàn)�(chǎng)�(jiān)控使用外� 還可以作為有效防火報(bào)警設(shè)備, 并且由于該種�(shè)備是一種成像設(shè)�� 因此工作�*� 可以大幅減少虛警��

  �5� 消防滅火�(xiàn)�(chǎng)指揮與人員拯救在火災(zāi)�(xiàn)�(chǎng)� 在濃煙密布的建筑物內(nèi)� 僅通過肉眼� 已經(jīng)不能清晰地觀察情�� 不能�(zhǔn)確迅速地�(fā)�(xiàn)遇險(xiǎn)人員� 若應(yīng)用紅外熱成像裝置則可以透過濃煙� 清晰地看清火�(chǎng)的各種情�。另�� 消防�(duì)員還可以�(yīng)用這種�(shè)�� 觀察到室內(nèi)屋頂氣流的流�(dòng)速度� 避免由家俱受熱揮�(fā)出的可燃?xì)怏w聚集�(chǎn)生的閃燃(flash burn 或譯為燃爆) � 以避免自身傷��

 ?�?� 電氣火災(zāi)的預(yù)防電氣火�(zāi)的發(fā)生通常都伴有設(shè)備故障局部過熱的火災(zāi)前兆� 因此�(yīng)用紅外熱成像�(shè)備可以有效地�(fā)�(xiàn)事故�(fā)生的苗頭�

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