紅外熱像儀工作原理分析

●什么是紅外熱像儀

自然界任何物體，只要溫度高于絕對(duì)零度(-273.15 C?)，就會(huì)以電磁輻射的形式在非常寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)發(fā)射能量，產(chǎn)生電磁波(輻射能)。

紅外線的波長(zhǎng)在780nm～1mm之間，按波長(zhǎng)的范圍可分為近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外，它在電磁波連續(xù)頻譜中的位置是處于無(wú)線電波和可見光之間的區(qū)域。紅外線輻射是自然界存在的一種最為廣泛的電磁波輻射，它是基于任何物體在常規(guī)環(huán)境下都會(huì)產(chǎn)生自身的分子和原子無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，并不停的輻射出熱紅外能量，分子和原子的運(yùn)動(dòng)越劇烈，輻射的能量越大，反之，輻射的能量越小。

※紅外熱像法：是一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，是對(duì)被檢測(cè)物體表面進(jìn)行非接觸的熱測(cè)量及測(cè)成像并分析其熱圖譜的方法。熱成像技術(shù)是利用熱感應(yīng)照相機(jī)的紅外線成像技術(shù)，熱像儀可生成熱而不是光的圖像，它可以測(cè)量紅外（IR）能量，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的溫度圖像。

※熱像儀工作原理：熱像儀由兩個(gè)基本部分組成，即光學(xué)系統(tǒng)和探測(cè)器。光學(xué)系統(tǒng)將物體發(fā)出的紅外輻射聚集到探測(cè)器上，探測(cè)器把入射的輻射轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，進(jìn)而被處理成可見圖像，即熱圖，這種熱圖與物體表面的分布場(chǎng)相對(duì)應(yīng)。

實(shí)際上被測(cè)目標(biāo)各部分紅外輻射的熱像分布圖由于信號(hào)非常弱，與可見光相比缺少層次和立體感，因此實(shí)際動(dòng)作過(guò)程中為更有效地判斷被測(cè)目標(biāo)的紅外熱場(chǎng)，常采用一些輔助措施來(lái)增加儀器的實(shí)用功能，例如圖像亮度、對(duì)比度的控制、實(shí)際校正、偽色彩描繪、等高線和直方進(jìn)行運(yùn)算等。

※紅外熱像儀與紅外測(cè)溫儀區(qū)別：與僅能夠捕獲單點(diǎn)溫度值的紅外測(cè)溫儀不同的是，熱像儀可以將整個(gè)目標(biāo)的溫度特性形成一個(gè)平面圖像，而非單個(gè)溫度。

●了解被測(cè)物體

熱像儀呈現(xiàn)了一幅來(lái)自物體表面的輻射能量熱圖，熱圖像與被測(cè)物體的表面溫度以及物體的類型、組成材料、表面工作狀況以及檢測(cè)期間的運(yùn)行條件有直接的關(guān)系。為了正確解釋圖像，就必須清楚了解物體的材料及組成部件的工作方式。

為了了解被測(cè)物體的運(yùn)行狀態(tài)，就必須認(rèn)識(shí)物體內(nèi)部與外表面之間的傳遞機(jī)理。熱傳遞在紅外熱像中是個(gè)非常重要的概念，為了正確的解析一副熱圖像，必須熟悉熱從一個(gè)物體傳輸?shù)搅硪粋€(gè)物體的三個(gè)方式：熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射。

熱傳導(dǎo) 熱對(duì)流 熱輻射

※熱傳導(dǎo)-------將熱能從一處傳往另一處。通常熱傳導(dǎo)發(fā)生在固體或液體狀態(tài)的物質(zhì)中，且熱傳導(dǎo)僅存在能量傳遞而無(wú)粒子運(yùn)動(dòng)。

※熱對(duì)流--------由于流體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的熱傳遞。通常熱對(duì)流發(fā)生在固體與液體或氣體之間的相互作用，熱量的流動(dòng)始終是從高溫流向低溫。

※熱輻射--------是指物體自身向外輻射熱能的能力。熱輻射發(fā)生在所有絕對(duì)零度以上的物體，物體輻射熱能的能力從0～100%之間。

●紅外熱像儀的分析

當(dāng)用紅外熱像儀觀察物體時(shí)，熱像儀檢測(cè)到的是來(lái)自物體表面的輻射能量。而實(shí)際拍攝到的熱能往往產(chǎn)生于內(nèi)部，然后才傳到物體表面。

※定性分析和定量分析

熱成像檢測(cè)主要有兩種類型：定性分析和定量分析。

定性分析：拍攝優(yōu)質(zhì)的熱圖像，結(jié)合熱圖提供的熱信息即可進(jìn)行所需的情況分析=僅僅是圖像。定性檢測(cè)是熱像分析的基本類型，在所有熱成像分析檢測(cè)中必須考慮定性分析。

定量分析：在通過(guò)熱圖獲取信息的同時(shí)還需要精確的溫度數(shù)據(jù)=熱圖+溫度。

※被動(dòng)式檢測(cè)和主動(dòng)式檢測(cè)

熱成像檢測(cè)方法主要有兩種類型：被動(dòng)式檢測(cè)和主動(dòng)式檢測(cè)。

被動(dòng)式檢測(cè)：主要是指有明顯溫差或超過(guò)環(huán)境溫度的物體進(jìn)行成像及分析，通?？芍苯舆M(jìn)行測(cè)量。

主動(dòng)式檢測(cè)：對(duì)常溫中或無(wú)法自然形成明顯溫差的物體進(jìn)行檢測(cè)及分析，通常通過(guò)改變被測(cè)物體或材料的溫度才能進(jìn)行檢測(cè)。