什么是紅外熱成像儀？

紅外熱成像儀是一款集成有視覺顯示的手持式電子設(shè)備，旨在檢測熱能。安裝在特殊鏡頭上的熱傳感器是熱成像儀的關(guān)鍵組件，它可以與標(biāo)準(zhǔn)圖像捕獲技術(shù)配合使用。憑借這一功能，工程師可以快速識(shí)別溫度過高的區(qū)域或熱能浪費(fèi)的源頭，例如建筑物組件過熱或潛在的隔熱間隙?？梢姽鈨H構(gòu)成電磁波頻譜的一小部分，也是我們實(shí)際上可見的唯一部分。當(dāng)指向物體或區(qū)域時(shí)，紅外熱成像儀上的傳感器可以讓用戶查看原本不可見的紅外光譜，即可見光和微波之間的波長。盡管某些應(yīng)用為了減少視覺繁忙度并改善對細(xì)微細(xì)節(jié)的捕捉而選用黑白顯示，但其通常會(huì)被渲染為彩色圖。

在彩色紅外顯示圖上，較熱的組件或區(qū)域?qū)@示為紅色、橙色和黃色，而較冷的部分通常將顯示為紫色和藍(lán)色（綠色通常表示大約處于室溫）。由于紅外熱成像儀旨在測量紅外輻射，而非可見光，因此它們也可用于識(shí)別非常黑暗或其他遮蔽環(huán)境中的熱源。

英國暢銷的紅外熱成像儀通常采用人性化的人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)，旨在提供廣泛的熱敏溫度檢測功能。它們可用于各行各業(yè)，是應(yīng)急部門、醫(yī)務(wù)人員、產(chǎn)品制造商、工程師、維護(hù)人員的好幫手，同時(shí)也是眾多家庭愛好者和忠實(shí)粉絲的經(jīng)濟(jì)之選。

紅外熱成像儀的發(fā)展歷程

近幾年由于熱成像技術(shù)的大規(guī)模生產(chǎn)，促使手持式熱成像儀（也稱為熱成像儀、熱檢測或紅外熱成像儀）成為大多數(shù)民用或業(yè)余愛好者的理想之選。

但將熱能用于紅外光譜顯示并不是一個(gè)新概念。實(shí)際上，基本的熱成像原理由200多年前德裔英籍天文學(xué)家威廉·赫歇爾（William Herschel）確立的：

簡言之，赫歇爾是最早發(fā)現(xiàn)紅外線存在的人，早在1800年2月他便使用棱鏡研究可見光譜赫歇爾發(fā)現(xiàn)，他可以將溫度計(jì)放在光譜的紅光末端之外，并且檢測到了未知的不可見光譜，而且它們比任何可見光的溫度都要高今天，我們將這一不可見光譜稱為紅外輻射，它位于電磁波頻譜的可見光和微波頻率之間

盡管紅外熱成像儀還有待廣泛開發(fā)，但赫歇爾的發(fā)現(xiàn)很快被用于早期熱電偶模塊的生產(chǎn)，并且這些模塊可以在相當(dāng)大的距離范圍內(nèi)檢測身體散發(fā)出來的不可見熱量。在隨后的幾年中，他的發(fā)現(xiàn)被許多其他物理學(xué)家、工程師和發(fā)明家進(jìn)一步發(fā)展：

匈牙利博學(xué)家KálmánTihanyi（陰極射線電視技術(shù)的開拓者）對我們今天使用的熱成像技術(shù)做出了重大貢獻(xiàn)1929年，Tihanyi制造出第一臺(tái)夜視紅外熱成像儀，用于英國防空防御20世紀(jì)70年代，該技術(shù)迅速用于固態(tài)熱成像陣列，并最終用于現(xiàn)代雜交單晶切片成像設(shè)備與早期的機(jī)械版本不同，20世紀(jì)80年代和90年代開發(fā)的設(shè)備具有更加廣泛的功能，更加人性化的設(shè)計(jì)，無需主動(dòng)冷卻即可工作盡管如此，直到21世紀(jì)初，紅外熱成像儀才真正成為大多數(shù)民用經(jīng)濟(jì)的可行之選，這顯著降低了未冷卻陣列的生產(chǎn)成本這推動(dòng)了紅外熱成像儀在緊急響應(yīng)、架構(gòu)分析、醫(yī)療診斷、環(huán)境控制和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)等領(lǐng)域的廣泛使用

如今，隨著智能傳感器、微電路和WiFi連接等尖端技術(shù)的成本驟降，使得熱成像儀成為眾多專業(yè)人士以及家庭用戶的熱門之選，廣泛用于工程、維修、設(shè)計(jì)、創(chuàng)意等領(lǐng)域。

紅外熱成像儀的工作原理

紅外（IR）或紅外熱成像儀的工作原理是檢測并測量從物體發(fā)出的紅外輻射，即熱信號(hào)。為此，必須首先為熱成像儀配備一個(gè)可以使紅外頻率通過的鏡頭，該鏡頭可以將紅外頻率聚焦在特殊的傳感器陣列上，從而檢測并讀取這些頻率。傳感器陣列被構(gòu)造為像素網(wǎng)格，每個(gè)像素網(wǎng)格都會(huì)對射入的紅外波長產(chǎn)生反應(yīng)，并將它們轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)。然后這些信號(hào)將被發(fā)送到熱成像儀主體內(nèi)的處理器，該處理器使用算法將其轉(zhuǎn)換為不同溫度值的彩色圖。這張彩色圖隨后會(huì)被發(fā)送到顯示屏上。許多紅外熱成像儀還包括與可見光譜配合使用的標(biāo)準(zhǔn)拍攝模式，類似于單擊式數(shù)碼相機(jī)。這樣就可以輕松比較IR模式和正常模式下的相同鏡頭；一旦用戶從鏡頭后面移開，這有助于快速識(shí)別特定的問題區(qū)域。

紅外熱成像儀的使用問題除了與紅外熱成像儀工作原理相關(guān)的問題外，人們還經(jīng)常詢問熱成像儀在特定場合的使用問題，以及該技術(shù)在特定環(huán)境或應(yīng)用中的有效性。本節(jié)將為這類問題提供解答，并講述技術(shù)背后的原因。為什么紅外熱成像儀在夜間性能更佳？紅外熱成像儀通常在夜間性能更佳，但這與周圍環(huán)境的亮暗無關(guān)。由于夜間的環(huán)境溫度（重要的是未加熱的物體和環(huán)境的核心溫度）比日間低得多，因此熱成像傳感器能夠以較高的對比度顯示溫暖區(qū)域。即使在相對涼爽的日間，太陽的熱能也會(huì)被建筑物、道路、植被、建筑材料等吸收。在一天當(dāng)中，各類物體都會(huì)在環(huán)境溫度中吸收熱量，在使用熱成像儀傳感器檢測時(shí)，這些物體與其他待檢測溫暖物體的區(qū)別不甚明顯。同理，如果在黑暗中停留數(shù)小時(shí)（非太陽落山后），大多數(shù)熱成像儀會(huì)清晰顯示溫暖物體；即使是在白天，清晨也比正午更加明顯。熱成像儀可以穿透玻璃檢測嗎？您可能會(huì)驚訝地發(fā)現(xiàn)，熱成像儀通常無法通過玻璃檢測。從物理學(xué)的角度看，很難解釋這一問題的技術(shù)原因，但是它的原理卻很簡單。從本質(zhì)上看，可見光可以穿過玻璃，但玻璃對于紅外波長就像是鏡子（這就是為什么紅外熱成像儀鏡頭通常由鍺或硒化鋅而非玻璃制成）。如果將紅外熱成像儀對準(zhǔn)窗戶，屏幕上將無法清晰顯示另一側(cè)的圖像，您很可能看到的是一團(tuán)模糊，并且這很可能是您手持鏡頭的模糊反射。

但這并非絕對，有些紅外頻率可以穿過玻璃，而且某些類型和配置的玻璃允許不同程度的紅外光通過。例如，汽車擋風(fēng)玻璃往往比標(biāo)準(zhǔn)的家用玻璃產(chǎn)生更好的結(jié)果。不過在大多數(shù)情況下，大部分圖像會(huì)被玻璃錯(cuò)誤側(cè)的紅外線反射所遮蓋，并顯示不同程度的不透明度。至少所查看物體將缺少明顯的細(xì)節(jié)和對比度。簡而言之，您無法使用熱成像儀在通過玻璃（或其他各種類型的高反射表面）的情況下獲得準(zhǔn)確的讀數(shù)。熱成像儀可以在水下工作嗎？紅外熱成像儀往往無法在水下正常工作，其原因與上述玻璃問題相關(guān)。水會(huì)阻擋很多紅外波長，就像不透明的屏障會(huì)阻擋可見光波長一樣。就像我們無法看穿油漆一樣，紅外線傳感器也無法看穿深水，因?yàn)樗鶛z測到的波無法穿過水。水為紅外熱成像儀提出了另一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問題，這與導(dǎo)熱率和比熱有關(guān)。水的熱容比空氣高得多，因此將同等體積的溫度升高或降低1度需要四倍的能量。這意味著物體相對于水而言會(huì)以更快的速度、更短的距離損失（或獲得）自身的熱能。因此，對熱成像而言，水中的物體會(huì)比空氣中的物體更難進(jìn)行熱成像。紅外熱成像儀可以穿透墻壁嗎？不能。但確切地說，它們根本不會(huì)穿透任何物體。紅外熱成像儀旨在檢測視線范圍內(nèi)第一個(gè)物體的表面溫度；將一個(gè)點(diǎn)指向墻壁或其他固體表面，它將記錄該表面向外散發(fā)的熱量。

由于大多數(shù)建筑物都經(jīng)過工程設(shè)計(jì)和絕緣設(shè)計(jì)，可以吸收熱量，因此外部熱成像儀很難反映內(nèi)部情況，反之亦然。請注意：紅外熱成像儀可用于檢測從墻后散發(fā)的極端熱量（例如房屋發(fā)生火災(zāi)的情況下），這是因?yàn)閴Ρ诒旧硪矔?huì)很快變熱。類似地，一些熱成像儀足夠靈敏（高達(dá)+/-0.01℃），可以記錄人發(fā)出的熱量，例如站在?。ㄇ依洌Ρ诘牧硪粋?cè)，但前提是人要站立足夠長的時(shí)間，以使自身的熱量能夠通過墻壁的傳遞到那個(gè)點(diǎn)。

紅外熱成像儀的用途

如今，除了基本的工程應(yīng)用之外，應(yīng)急服務(wù)也廣泛使用紅外熱成像儀。該技術(shù)會(huì)定期部署在各種場景中，包括消防、夜間警察追捕以及災(zāi)難響應(yīng)搜索和救援。不過，紅外熱成像儀至今仍有一些可能不太明顯的用途。在本節(jié)中，我們將簡要介紹一些常見場合。

無人機(jī)紅外熱成像儀

紅外熱成像儀通常用于無人機(jī)（UAV）中，以增強(qiáng)其在危險(xiǎn)或難以觀察條件下的偵察能力。對于無人機(jī)愛好者，熱成像對于攝影師來說用途廣泛；對于應(yīng)急部門，無人機(jī)熱成像還可以用于搜索和救援團(tuán)隊(duì)，以及軍事應(yīng)用。

用于火災(zāi)檢測的紅外熱成像儀

紅外熱成像儀可以幫助消防員在塵埃、霧氣、灰燼以及污染物遮擋等低能見度條件下發(fā)現(xiàn)幸存者；此外，它還可以幫助發(fā)現(xiàn)熱點(diǎn)、潛在的火源，或指示火災(zāi)可能的源頭位置（例如地下或空腔壁內(nèi)）。

適用于Apple和Android設(shè)備的紅外熱成像儀

如今，Apple iOS和Android手機(jī)有大量的熱量和紅外照片應(yīng)用程序可用，但它們幾乎全都是模擬程序。獨(dú)立的應(yīng)用程序一般是在手機(jī)相機(jī)上施加精美濾鏡，以有效模擬熱檢測成像的整體外觀。要在智能手機(jī)上獲得真實(shí)的熱成像體驗(yàn)，您需要購買輔助熱成像儀，并將其連接到手機(jī)上，同時(shí)結(jié)合相應(yīng)的應(yīng)用程序使用。菲力爾等品牌的紅外熱成像儀在英國熱銷。

用于野生動(dòng)物的紅外熱成像儀

如今，野生動(dòng)物攝影、動(dòng)物追蹤和環(huán)境監(jiān)測都是熱成像技術(shù)的常見領(lǐng)域。可以設(shè)置配備有智能傳感器的紅外熱成像儀，這樣它可以無人值守地在自然棲息地中使用，或者在夜間或其他難以發(fā)現(xiàn)野生動(dòng)物的情況下自動(dòng)觸發(fā)。與之前相比，它還可以對某些地區(qū)的物種和行為進(jìn)行更加全面的監(jiān)測。

海洋用紅外熱成像儀

紅外熱成像儀可以應(yīng)用于一些非常重要的海洋應(yīng)用，尤其對于夜間航行、大霧或惡劣天氣，它可以顯著增強(qiáng)碰撞檢測系統(tǒng)。如前所述，盡管水下熱成像的有效性受到了巨大限制（即使使用先進(jìn)的技術(shù)），但如今符合海洋等級規(guī)格的熱成像儀已得到了廣泛使用，能夠安裝在各尺寸遠(yuǎn)洋輪的多個(gè)位置。

熱安全熱成像儀

如今，幾乎所有營業(yè)場所會(huì)部署各種形式的安全熱成像儀技術(shù)。近年來，熱成像監(jiān)控設(shè)備已逐漸成為標(biāo)配產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)更好的保護(hù)、識(shí)別和投資回報(bào)。熱安全熱成像儀可在低光和可見度較差的區(qū)域中表現(xiàn)良好，并能夠消除辦公室以及倉庫附近的諸多視覺偽裝（例如茂密的樹葉）。此外，CCTV熱成像儀還可以與智能傳感器和分析技術(shù)相結(jié)合，助力減少錯(cuò)誤警報(bào)的數(shù)量。標(biāo)準(zhǔn)CCTV裝置必須沿可見視線放置才能有效運(yùn)行，同時(shí)還需要昂貴的額外照明才能提供基本功能；而熱檢測系統(tǒng)更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，支持長期運(yùn)行。

夜視熱成像儀

盡管紅外熱成像儀和標(biāo)準(zhǔn)夜視裝置均可在弱光或其他情況下提高可見度，但實(shí)際上它們是兩種不同的產(chǎn)品，依賴于不同的技術(shù)。其關(guān)鍵區(qū)別在于，夜視熱成像儀（在電影中看到的夜視熱成像儀，夜間顯示粒狀的綠色和白色）依賴適量的環(huán)境光，以放大其無法檢測到的物體。出于各種原因，傳感器無法應(yīng)對太多的光線，但是許多人并未意識(shí)到，在完全黑暗的環(huán)境中，夜視技術(shù)也不能勝過人眼。因此，許多夜視熱成像儀都配備了附加的紅外照明功能，以便提供更大波長的可放大電磁信號(hào)，以幫助傳感器在非常黑暗的條件下工作。這些是肉眼看不見的，但使用夜視儀的其他人都可以輕易檢測到；這在許多應(yīng)用中并不構(gòu)成問題，但卻無法良好用于軍事或監(jiān)視用途。雖然夜視可以在適當(dāng)?shù)臈l件下提供更自然的圖像，但如果物體被霧氣、煙霧、灰塵或偽裝遮擋，其效果遠(yuǎn)不如熱成像。

工業(yè)用紅外熱成像儀

當(dāng)前許多熱成像儀都可用于工業(yè)用途，英國市場提供各種不同的配置和制造標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)富有挑戰(zhàn)性的應(yīng)用和環(huán)境。其中包括經(jīng)認(rèn)證可用于易爆氣體區(qū)域的熱成像儀（例如石化行業(yè)）；采礦等地下應(yīng)用；制糖和谷物處理等行業(yè)存在大量空氣傳播塵埃顆粒的區(qū)域。如果您的工業(yè)紅外熱成像儀需要特定認(rèn)證，請與供應(yīng)商聯(lián)系并咨詢制造指南，以確認(rèn)滿足所有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（例如ATEX和IECEx批準(zhǔn)用于1區(qū)爆炸性環(huán)境）。

總結(jié)

由于紅外熱成像儀具有眾多型號(hào)、設(shè)計(jì)和靈敏度，因此在確定產(chǎn)品或配件之前，必須準(zhǔn)確了解您要購買的產(chǎn)品。購買應(yīng)考慮的關(guān)鍵因素包括：

價(jià)格品牌認(rèn)證尺寸和重量人體工程學(xué)設(shè)計(jì)圖像分辨率溫度范圍鏡頭互換性校準(zhǔn)