紅外熱成像原理

　　這里，還要介紹一下像素數(shù)。通常我們看到國內(nèi)外的紅外生產(chǎn)廠家在其產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)上標(biāo)明：320×240、160×120、120×120甚至是382×288、640×480，這一般是指探測器聚焦平面陣列數(shù)，可以理解為：單元探測器的數(shù)量，那當(dāng)然是越多越好了。

　　這里要補(bǔ)充一點(diǎn)：現(xiàn)在國外有些廠家因受某些技術(shù)或條約的約束，還不能向中國出口高分辨率及高像素的紅外熱像儀或探測器，但出于資本的本能又希望進(jìn)入中國市場，于是，采取了插值算法以提高顯示像素數(shù)，同時又不違反所謂的條約。與此應(yīng)注意“幀頻”指標(biāo)，即掃描速度?，F(xiàn)在市面上出現(xiàn)了一些幀頻為9HZ的進(jìn)口紅外熱像儀，在某些行業(yè)的紅外熱像儀應(yīng)用上，我國是有限制規(guī)定的。

　　順便插一段：所謂的 “短波”紅外和“長波”紅外通常就是指探測波譜范圍為3～5μm和8～14μm的紅外熱像儀。兩者各有千秋。比如說：探測波譜范圍為3～5μm短波紅外熱像儀通常為制冷型紅外熱像儀，材料一般為：碲鎘汞、銻化銦、鉑化硅等，多用于軍事及測高溫領(lǐng)域。分辨率一般較高。但由于制冷元件的成本高，導(dǎo)致價格貴。也正是制冷元件的故障率較高及制冷效果的衰退，導(dǎo)致其在工業(yè)領(lǐng)域使用范圍的日見萎縮。而且，這些制冷儀器從開機(jī)到能夠使用，通常要等10分鐘左右——制冷器正常工作后，這在現(xiàn)場工作中是很不方便的。更不用談制冷型紅外熱像儀相對比較重了；非制冷紅外熱像儀的材料一般為：氧化釩、硅摻雜（或多晶硅），多為8～14μm的紅外熱像儀。開機(jī)即用，成本較低，輕便小巧，維護(hù)方便，其探測器的穩(wěn)定性及分辨能力相對較差（由于科技的發(fā)展，其分辨率也越來越高了）。被廣泛應(yīng)用于電力、化工、消防等領(lǐng)域。

　　這里，還有一個有趣的故事：當(dāng)初非制冷紅外熱像儀剛出現(xiàn)在市場時，為了和早期制冷型紅外熱像儀競爭，有些人士曾屢屢提到陽光干擾問題。有一種說法是：短波紅外熱像儀（3～5μm）易受陽光干擾，而長波紅外熱像儀（8～14μm）不受陽光干擾；因此，長波紅外可以在白天工作，而短波紅外熱像儀不行。的確，陽光是有干擾，但是，陽光照射物體表面發(fā)生發(fā)射或衍射時，其光譜范圍跨越了3～5μm的同時也跨越了8μm的范圍，也就是說：陽光對兩者皆有干擾，輕重不同而已。誰也不敢說：拿長波紅外熱像儀白天檢測就能避免因陽光干擾而產(chǎn)生的誤判斷！否則，我國相關(guān)檢測規(guī)程中也不會建議：在使用紅外熱像儀進(jìn)行檢測時，盡量在“日出之前、日落之后”或陰天。其實，這種干擾還包含另外兩個因素：第一，陽光照射會使被檢測設(shè)備本身升溫，該溫升與設(shè)備故障部位的溫升有可能疊加，造成漏檢或誤判斷；第二，陽光照射對使用液晶屏作為顯像器的紅外來說，對人的肉眼是有很大的干擾的。 紅外熱像儀除了能顯示物體表面的熱狀態(tài)分布圖之外，還有一個特點(diǎn)：非接觸測溫。這

個功能，在當(dāng)年的“非典”中應(yīng)用是非常廣泛的。但是，筆者認(rèn)為：紅外在“非典”中的應(yīng)用，對普及紅外熱像儀相關(guān)知識有一定的作用；可在某些地方的應(yīng)用方式上卻是有待商榷的。我們知道：人體是個恒溫體，傳統(tǒng)測溫所采取的部位是：腋窩、口腔、直腸。其中，直腸的溫度最高也最接近人體內(nèi)部溫度。體表呢？——要知道紅外熱像儀只能測量表面的熱輻射（體表的不同位置溫度也不一定相同，但多在26度到31度左右），而人又分男女、老少，每個人在體表熱輻射上都有差異，同時，同一個人在24小時內(nèi)的體表溫度也是有差異的。你怎么能排除人受環(huán)境的影響？（比如說人多而空間小、有空調(diào)、剛喝過熱水吃過飯、剛運(yùn)動過、心情緊張等等）由于人有這些特性，即使你用相對溫差法或熱譜圖法也無法準(zhǔn)確判斷。

　　紅外熱像儀能測溫實際上是通過黑體恒溫（可調(diào)）爐對紅外熱像儀先定標(biāo)它的溫度曲線，定標(biāo)的點(diǎn)越多，測溫相對越準(zhǔn)。也就是說：沒有哪一家（無論是國外的還是國內(nèi)的紅外廠家），也無論你是高檔的紅外熱像儀還是低端紅外熱像儀，都不可能無限止地標(biāo)定無數(shù)個點(diǎn)，那樣是不現(xiàn)實也不經(jīng)濟(jì)的——這一點(diǎn)對于人工成本高的國外產(chǎn)品來說，也是個不好的消息。即：誰的測溫都不可能準(zhǔn)確。這種標(biāo)定是和每個探測器本身的特性相關(guān)，所以，每臺紅外熱像儀，只要你測溫，這道工序是不可避免的。最麻煩的是：紅外探測器在工作或放置一段時間后，其材料的老化也是不可避免的——不管你是氧化礬還是硅摻雜（或多晶硅）或者別的什么材料，材料的特性發(fā)生改變，測溫曲線就得重新標(biāo)定，否則測溫就不可能準(zhǔn)確！雖然說非制冷焦平面號稱免維護(hù)機(jī)型，可以工作5萬或8萬小時，但這與測溫準(zhǔn)確性無關(guān)，是指成像而已。何況，空氣中的水分，CO，CO2、灰塵對，紅外線的衰減作用，誰也無法去量化——它是流動的、非線性的且各區(qū)域在不同時間內(nèi)是變化的。于是，關(guān)于“環(huán)境參數(shù)自動校正”“大氣穿透率自動校正：”等參數(shù)就出現(xiàn)在我們面前了。那估計是各個廠家自己的經(jīng)驗參數(shù)吧！

　　相關(guān)人士在談及該問題時，開玩笑說：“紅外熱像儀測溫是絕對不準(zhǔn)的，發(fā)現(xiàn)相對溫差的能力是一流的。”當(dāng)然，這只是和接觸式測溫相比而言。應(yīng)該說紅外熱像儀測溫雖然有誤差，但還是比較準(zhǔn)確的。

　　另外，我們國家有些行業(yè)已制訂的檢測規(guī)則中規(guī)定：用紅外熱像儀檢測帶電、高溫的設(shè)備的方法是：1，熱譜圖法2，相對溫差法。

　　從核心技術(shù)的角度來說，國內(nèi)工業(yè)紅外熱像儀行業(yè)根本沒有什么可以自豪的地方。因為非制冷焦平面探測器制造技術(shù)完全國外廠家手中，我們面臨的是長期的技術(shù)封鎖。