红外热成像的原理究竟是什么?

新闻中心 2021-08-17 09:45 333
红外线热成象是将热辐射图像转化为可见光图像的一种方法,它可以使人看到过去看不到的东西。完成这种转换的装置叫做热成像。

热像仪的科学原理
并非绝对零度的物体,都会发射出不同波长的电磁辐射,物体的温度越高,分子和原子的热运动越剧烈,红外辐射就越强。辐照的光谱分布或波长与物体的性质和温度有关。一种用来测量物体辐射力的量。深色或表面深色的物体,其辐射系数大,辐射力强;亮色或表面颜色较浅的物体,其辐射系数小,辐射力弱。
人类眼睛只能看见很窄的一段波长的电磁辐射,称为可见光谱。而且对于波长在0.4微米或0.7微米以上的辐射,人眼就无能为力了。红外波段的波长范围在0.7微米~1毫米之间,人眼无法看到红外辐射。
现代化的热成像设备工作在波长3~5um或远红外区域(波长8~12um)中红外区域。热成像仪通过探测来自物体的红外辐射,生成实时图像,从而提供一种热成像。把看不见的辐射图象转换成肉眼可见的清晰影像。热像仪非常灵敏,可以检测到小于0.1℃的温差。
热成像仪工作时,利用光学装置把场景中物体发出的红外能量集中在红外探测器上,然后由每一个探测器元件的红外数据转换成标准视频格式,可在标准的视频显示器上显示,也可录制在录像带上。因为热像仪用来探测热量,而不是光,所以可以全天候使用;又因为它是完全被动的装置,没有光辐射或射频能量,因此不会暴露使用者的位置。
红外线检测器分为光子检测器和热检测器。光探测器吸收红外线能量后,直接产生电子效应;热探测器吸收红外能量后,产生温度变化,产生电学效应。产生的电流效应与温度变化的材料性质有关。
光检测器非常敏感,它的灵敏度取决于自身温度。为了维持高的灵敏度,光子探测器必须冷却到较低的温度。常用的冷却剂是Stirling(Stirling)或液氮。
热敏检测器一般不像光子检测器那样灵敏,但在室温下性能也很好,因而无需低温冷却。
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