紅外熱成像的工作原理
來源:深圳市凱茉銳電子科技有限公司2022-02-22
紅外線是一種電磁波,具有與無線電波和可見光一樣的本質(zhì)。紅外線的發(fā)現(xiàn)是人類對(duì)自然認(rèn)識(shí)的一次飛躍。利用某種特殊的電子裝置將物體表面的溫度分布轉(zhuǎn)換成人眼可見的圖像,并以不同顏色顯示物體表面溫度分布的技術(shù)稱之為紅外熱成像技術(shù),這種電子裝置稱為紅外熱成像。
這種熱像圖與物體表面的熱分布場(chǎng)相對(duì)應(yīng);實(shí)質(zhì)上是被測(cè)目標(biāo)物體各部分紅外輻射的熱像分布圖由于信號(hào)非常弱,與可見光圖像相比,缺少層次和立體感,因此,在實(shí)際動(dòng)作過程中為更有效地判斷被測(cè)目標(biāo)的紅外熱分布場(chǎng),常采用一些輔助措施來增加儀器的實(shí)用功能,如圖像亮度、對(duì)比度的控制,實(shí)標(biāo)校正,偽色彩描繪等高線和直方進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算、打印等。
紅外熱成像是一門使用光電設(shè)備來檢測(cè)和測(cè)量輻射并在輻射與表面溫度之間建立相互聯(lián)系的科學(xué)。輻射是指輻射能(電磁波)在沒有直接傳導(dǎo)媒體的情況下移動(dòng)時(shí)發(fā)生的熱量移動(dòng)。現(xiàn)代紅外熱成像的工作原理是使用光電設(shè)備來檢測(cè)和測(cè)量輻射,并在輻射與表面溫度之間建立相互聯(lián)系。所有高于絕對(duì)零度(-273℃)的物體都會(huì)發(fā)出紅外輻射。紅外熱成像利用紅外探測(cè)器和光學(xué)成像物鏡接受被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測(cè)器的光敏元件上,從而獲得紅外熱像圖,這種熱像圖與物體表面的熱分布場(chǎng)相對(duì)應(yīng)。通俗地講紅外熱成像就是將物體發(fā)出的不可見紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷臒釄D像。熱圖像的上面的不同顏色代表被測(cè)物體的不同溫度。通過查看熱圖像,可以觀察到被測(cè)目標(biāo)的整體溫度分布狀況,研究目標(biāo)的發(fā)熱情況,從而進(jìn)行下一步工作的判斷。
人類一直都能夠檢測(cè)到紅外輻射。人體皮膚內(nèi)的神經(jīng)末梢能夠?qū)Φ瓦_(dá)±0.009°C (0.005°F) 的溫差作出反應(yīng)。雖然人體神經(jīng)末梢極其敏感,但其構(gòu)造不適用于無損熱分析。例如,盡管人類可以憑借動(dòng)物的熱感知能力在黑暗中發(fā)現(xiàn)溫血獵物,但仍可能需要使用更佳的熱檢測(cè)工具。由于人類在檢測(cè)熱能方面存在物理結(jié)構(gòu)的限制,因此開發(fā)了對(duì)熱能非常敏感的機(jī)械和電子設(shè)備。這些設(shè)備是在眾多應(yīng)用中檢查熱能的標(biāo)準(zhǔn)工具。
簡(jiǎn)單來說,紅外熱成像的原理就是利用溫度成像,將物體發(fā)出的不可見紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷臒釄D像。熱圖像的上面的不同顏色代表被測(cè)物體的不同溫度。自然界中只要高于絕對(duì)零度(-273℃)的物體,都會(huì)不斷向外輻射紅外線。紅外熱成像通過光學(xué)系統(tǒng)、紅外探測(cè)器芯片及電子處理系統(tǒng),將物體表面紅外輻射轉(zhuǎn)換成可見圖像。
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