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红外线(四)
2025-08-11
热成像仪
起源:六十年代早期,瑞典AGA公司研制成功第二代红外成像装置,它是在红外寻视系统的基础上以增加了测温的功能,称之为红外热像仪。
开始由于保密的原因,在发达的国家中也仅限于军用,投入应用的热成像装置可的黑夜或浓厚幕云雾中探测对方的目标,探测伪装的目标和高速运动的目标。由于有国家经费的支撑,投入的研制开发费用很大,仪器的成本也很高。以后考虑到在工业生产发展中的实用性,结合工业红外探测的特点,采取压缩仪器造价。降低生产成本并根据民用的要求,通过减小扫描速度来提高图像分辨率等措施逐渐发展到民用领域。
六十年代中期,AGA公司研制出第一套工业用的实时成像系统(THV),该系统由液氮致冷,110V电源电压供电,重约35公斤,因此使用中便携性很差,经过对仪器的几代改进,1986年研制的红外热像仪已无需液氮或高压气,而以热电方式致冷,可用电池供电;1988年推出的全功能热像仪,将温度的测量、修改、分析、图像采集、存储合于一体,重量小于7公斤,仪器的功能、精度和可靠性都得到了显著的提高。
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九十年代中期,美国FSI公司首先研制成功由军用技术(FPA)转民用并商品化的新一红外热像仪(CCD)属焦平面阵列式结构的一种凝成像装置,技术功能更加先进,现场测温时只需对准目标摄取图像,并将上述信息存储到机内的PC卡上,即完成全部操作,各种参数的设定可回到室内用软件进行修改和分析数据,最后直接得出检测报告,由于技术的改进和结构的改变,取代了复杂的机械扫描,仪器重量已小于二公斤,使用中如同手持摄像机一样,单手即可方便地操作。 原理:红外热成像仪是根据凡是高于一切绝对零度(-273.15℃)以上的物体都有辐射红外线的基本原理、利用目标和背景自身辐射红外线的差异来发现和识别目标的仪器。
特点:由于各种物体红外线辐射强度不同、从而使人、动物、车辆、飞机等清晰地被观察到,而且不受烟、雾及树木等障碍物的影响,白天和夜晚都能工作。是目前人类掌握的最先进的夜视观测器材。但由于价格特别昂贵,目前只能被应用于军事上,但由于热成像的应用范围非常广泛、电力、地下管道、消防医疗、救灾、工业检测等方面都有巨大的市场,随着社会经济的发展、科学技术的进步、红外热成像这项高技术在二、三十年内必将大规模地应用于民间市场、为人类做出贡献。
污染问题
红外线在军事、人造卫星以及工业、卫生、科研等方面的应用日益广泛,因此红外线污染问题也随之产生。红外线是一种热辐射,对人体可造成高温伤害。较强的红外线可造成皮肤伤害,其情况与烫伤相似,最初是灼痛,然后是造成烧伤。红外线对眼的伤害有几种不同情况,波长为13000Å~7500Å的红外线对眼角膜的透过率较高,可造成眼底视网膜的伤害。尤其是11000Å附近的红外线,可使眼的前部介质(角膜晶体等)不受损害而直接造成眼底视网膜烧伤。波长19000Å以上的红外线,几乎全部被角膜吸收,会造成角膜烧伤(混浊、白斑)。波长大于 14000Å 的红外线的能量绝大部分被角膜和眼内液所吸收,透不到虹膜。只是13000Å以下的红外线才能透到虹膜,造成虹膜伤害。人眼如果长期暴露于红外线可能引起白内障。
红外线可以人为制造,自然界中也广泛存在,在焊接过程中也会产生,危害焊工眼部健康;一般的生物都会辐射出红外线,体现出来的宏观效应就是热度。
热产生的原因,是组成物质的粒子做不规则运动。这个运动同时也辐射出电磁波,这些电磁波大部分都是红外线。
1. 太阳光到了晚上的确是几乎没有了,但是地球上的物质都会辐射红外线,有的强烈有的平静。红外线照相是通过接收各种物质发出的红外线,再把他们展现出来,但是其本身不是通过发出红外线来照相的。
2. 红外线透视和夜视是分别利用了红外线的不同性质。前面的夜视是因为人的肉眼不能看见红外线,而特殊设计的照相机和夜视仪却专门接受红外线,所以会出现我们觉得一片漆黑,而相机却能拍到东西。因为实际上到处都是红外线,对于红外照相机和夜视仪来讲是一片光明。
透视则是利用红外线的频率比可见光要低,可以穿过一些可见光不能通过的面料(比如混棉和尼龙),所以通过一定的选择滤波,可以得到这些面料后面的图像。