什么是紅外熱成像儀？

紅外熱成像儀是一款集成有視覺(jué)顯示的手持式電子設備，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，它可以與標準圖像捕獲技術(shù)配合使用。憑借這一功能，工程師可以快速識別溫度過(guò)高的區域或熱能浪費的源頭，例如建筑物組件過(guò)熱或潛在的隔熱間隙?？梢?jiàn)光僅構成電磁波頻譜的一小部分，也是我們實(shí)際上可見(jiàn)的唯一部分。當指向物體或區域時(shí)，紅外熱成像儀上的傳感器可以讓用戶(hù)查看原本不可見(jiàn)的紅外光譜，即可見(jiàn)光和微波之間的波長(cháng)。盡管某些應用為了減少視覺(jué)繁忙度并改善對細微細節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，較熱的組件或區域將顯示為紅色、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(jiàn)光，因此它們也可用于識別非常黑暗或其他遮蔽環(huán)境中的熱源。

英國暢銷(xiāo)的紅外熱成像儀通常采用人性化的人機工程學(xué)設計，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)，是應急部門(mén)、醫務(wù)人員、產(chǎn)品制造商、工程師、維護人員的好幫手，同時(shí)也是眾多家庭愛(ài)好者和忠實(shí)粉絲的經(jīng)濟之選。

紅外熱成像儀的發(fā)展歷程

近幾年由于熱成像技術(shù)的大規模生產(chǎn)，促使手持式熱成像儀（也稱(chēng)為熱成像儀、熱檢測或紅外熱成像儀）成為大多數民用或業(yè)余愛(ài)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(jiǎn)言之，赫歇爾是最早發(fā)現紅外線(xiàn)存在的人，早在1800年2月他便使用棱鏡研究可見(jiàn)光譜赫歇爾發(fā)現，他可以將溫度計放在光譜的紅光末端之外，并且檢測到了未知的不可見(jiàn)光譜，而且它們比任何可見(jiàn)光的溫度都要高今天，我們將這一不可見(jiàn)光譜稱(chēng)為紅外輻射，它位于電磁波頻譜的可見(jiàn)光和微波頻率之間

盡管紅外熱成像儀還有待廣泛開(kāi)發(fā)，但赫歇爾的發(fā)現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大的距離范圍內檢測身體散發(fā)出來(lái)的不可見(jiàn)熱量。在隨后的幾年中，他的發(fā)現被許多其他物理學(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(xiàn)電視技術(shù)的開(kāi)拓者）對我們今天使用的熱成像技術(shù)做出了重大貢獻1929年，Tihanyi制造出第一臺夜視紅外熱成像儀，用于英國防空防御20世紀70年代，該技術(shù)迅速用于固態(tài)熱成像陣列，并最終用于現代雜交單晶切片成像設備與早期的機械版本不同，20世紀80年代和90年代開(kāi)發(fā)的設備具有更加廣泛的功能，更加人性化的設計，無(wú)需主動(dòng)冷卻即可工作盡管如此，直到21世紀初，紅外熱成像儀才真正成為大多數民用經(jīng)濟的可行之選，這顯著(zhù)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、架構分析、醫療診斷、環(huán)境控制和自動(dòng)駕駛系統等領(lǐng)域的廣泛使用

如今，隨著(zhù)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(zhuān)業(yè)人士以及家庭用戶(hù)的熱門(mén)之選，廣泛用于工程、維修、設計、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。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(guò)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(cháng)產(chǎn)生反應，并將它們轉換成電子信號。然后這些信號將被發(fā)送到熱成像儀主體內的處理器，該處理器使用算法將其轉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(jiàn)光譜配合使用的標準拍攝模式，類(lèi)似于單擊式數碼相機。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(hù)從鏡頭后面移開(kāi)，這有助于快速識別特定的問(wèn)題區域。

紅外熱成像儀的使用問(wèn)題除了與紅外熱成像儀工作原理相關(guān)的問(wèn)題外，人們還經(jīng)常詢(xún)問(wèn)熱成像儀在特定場(chǎng)合的使用問(wèn)題，以及該技術(shù)在特定環(huán)境或應用中的有效性。本節將為這類(lèi)問(wèn)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?chē)h(huán)境的亮暗無(wú)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域。即使在相對涼爽的日間，太陽(yáng)的熱能也會(huì )被建筑物、道路、植被、建筑材料等吸收。在一天當中，各類(lèi)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別不甚明顯。同理，如果在黑暗中停留數小時(shí)（非太陽(yáng)落山后），大多數熱成像儀會(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，熱成像儀通常無(wú)法通過(guò)玻璃檢測。從物理學(xué)的角度看，很難解釋這一問(wèn)題的技術(shù)原因，但是它的原理卻很簡(jiǎn)單。從本質(zhì)上看，可見(jiàn)光可以穿過(guò)玻璃，但玻璃對于紅外波長(cháng)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窗戶(hù)，屏幕上將無(wú)法清晰顯示另一側的圖像，您很可能看到的是一團模糊，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(guò)玻璃，而且某些類(lèi)型和配置的玻璃允許不同程度的紅外光通過(guò)。例如，汽車(chē)擋風(fēng)玻璃往往比標準的家用玻璃產(chǎn)生更好的結果。不過(guò)在大多數情況下，大部分圖像會(huì )被玻璃錯誤側的紅外線(xiàn)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節和對比度。簡(jiǎn)而言之，您無(wú)法使用熱成像儀在通過(guò)玻璃（或其他各種類(lèi)型的高反射表面）的情況下獲得準確的讀數。熱成像儀可以在水下工作嗎？紅外熱成像儀往往無(wú)法在水下正常工作，其原因與上述玻璃問(wèn)題相關(guān)。水會(huì )阻擋很多紅外波長(cháng)，就像不透明的屏障會(huì )阻擋可見(jiàn)光波長(cháng)一樣。就像我們無(wú)法看穿油漆一樣，紅外線(xiàn)傳感器也無(wú)法看穿深水，因為它所檢測到的波無(wú)法穿過(guò)水。水為紅外熱成像儀提出了另一個(gè)具有挑戰性的問(wèn)題，這與導熱率和比熱有關(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(zhù)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(shuō)，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(xiàn)范圍內第一個(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。

由于大多數建筑物都經(jīng)過(guò)工程設計和絕緣設計，可以吸收熱量，因此外部熱成像儀很難反映內部情況，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)生火災的情況下），這是因為墻壁本身也會(huì )很快變熱。類(lèi)似地，一些熱成像儀足夠靈敏（高達+/-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?，但前提是人要站立足夠長(cháng)的時(shí)間，以使自身的熱量能夠通過(guò)墻壁的傳遞到那個(gè)點(diǎn)。

紅外熱成像儀的用途

如今，除了基本的工程應用之外，應急服務(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(chǎng)景中，包括消防、夜間警察追捕以及災難響應搜索和救援。不過(guò)，紅外熱成像儀至今仍有一些可能不太明顯的用途。在本節中，我們將簡(jiǎn)要介紹一些常見(jiàn)場(chǎng)合。

無(wú)人機紅外熱成像儀

紅外熱成像儀通常用于無(wú)人機（UAV）中，以增強其在危險或難以觀(guān)察條件下的偵察能力。對于無(wú)人機愛(ài)好者，熱成像對于攝影師來(lái)說(shuō)用途廣泛；對于應急部門(mén)，無(wú)人機熱成像還可以用于搜索和救援團隊，以及軍事應用。

用于火災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(jiàn)度條件下發(fā)現幸存者；此外，它還可以幫助發(fā)現熱點(diǎn)、潛在的火源，或指示火災可能的源頭位置（例如地下或空腔壁內）。

適用于A(yíng)pple和Android設備的紅外熱成像儀

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

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)境監測都是熱成像技術(shù)的常見(jiàn)領(lǐng)域?？梢栽O置配備有智能傳感器的紅外熱成像儀，這樣它可以無(wú)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的物種和行為進(jìn)行更加全面的監測。

海洋用紅外熱成像儀

紅外熱成像儀可以應用于一些非常重要的海洋應用，尤其對于夜間航行、大霧或惡劣天氣，它可以顯著(zhù)增強碰撞檢測系統。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格的熱成像儀已得到了廣泛使用，能夠安裝在各尺寸遠洋輪的多個(gè)位置。

熱安全熱成像儀

如今，幾乎所有營(yíng)業(yè)場(chǎng)所會(huì )部署各種形式的安全熱成像儀技術(shù)。近年來(lái)，熱成像監控設備已逐漸成為標配產(chǎn)品，以實(shí)現更好的保護、識別和投資回報。熱安全熱成像儀可在低光和可見(jiàn)度較差的區域中表現良好，并能夠消除辦公室以及倉庫附近的諸多視覺(jué)偽裝（例如茂密的樹(shù)葉）。此外，CCTV熱成像儀還可以與智能傳感器和分析技術(shù)相結合，助力減少錯誤警報的數量。標準CCTV裝置必須沿可見(jiàn)視線(xiàn)放置才能有效運行，同時(shí)還需要昂貴的額外照明才能提供基本功能；而熱檢測系統更加經(jīng)濟實(shí)惠，支持長(cháng)期運行。

夜視熱成像儀

盡管紅外熱成像儀和標準夜視裝置均可在弱光或其他情況下提高可見(jiàn)度，但實(shí)際上它們是兩種不同的產(chǎn)品，依賴(lài)于不同的技術(shù)。其關(guān)鍵區別在于，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(lài)適量的環(huán)境光，以放大其無(wú)法檢測到的物體。出于各種原因，傳感器無(wú)法應對太多的光線(xiàn)，但是許多人并未意識到，在完全黑暗的環(huán)境中，夜視技術(shù)也不能勝過(guò)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(cháng)的可放大電磁信號，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(jiàn)的，但使用夜視儀的其他人都可以輕易檢測到；這在許多應用中并不構成問(wèn)題，但卻無(wú)法良好用于軍事或監視用途。雖然夜視可以在適當的條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，其效果遠不如熱成像。

工業(yè)用紅外熱成像儀

當前許多熱成像儀都可用于工業(yè)用途，英國市場(chǎng)提供各種不同的配置和制造標準，以適應富有挑戰性的應用和環(huán)境。其中包括經(jīng)認證可用于易爆氣體區域的熱成像儀（例如石化行業(yè)）；采礦等地下應用；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域。如果您的工業(yè)紅外熱成像儀需要特定認證，請與供應商聯(lián)系并咨詢(xún)制造指南，以確認滿(mǎn)足所有相關(guān)標準（例如ATEX和IECEx批準用于1區爆炸性環(huán)境）。

總結

由于紅外熱成像儀具有眾多型號、設計和靈敏度，因此在確定產(chǎn)品或配件之前，必須準確了解您要購買(mǎi)的產(chǎn)品。購買(mǎi)應考慮的關(guān)鍵因素包括：

價(jià)格品牌認證尺寸和重量人體工程學(xué)設計圖像分辨率溫度范圍鏡頭互換性校準