红外热成像技术
红外线是一种电磁波,具有与无线电波和可见光一样的本质。红外线的发现是人类对自然认识的一次飞跃。利用某种特殊的电子装置将物体表面的温度分布转换成人眼可见的图像,并以不同颜色显示物体表面温度分布的技术称之为红外热成像技术,这种电子装置称为红外热像仪。
热成像发展历程
热成像技术最初只是军队用于夜间观测、导弹制导等特殊军事目的,直至上世纪六十年代,热成像技术逐渐走向民用市场,热成像技术发展至今大体分为三个阶段:
第一阶段,光子单元探测为主。这一阶段大致起源于20世纪50年代,当时只能研制出一些基于单元器件的热像仪,其特点是场频较低,只能小范围使用。直到20世纪70年代中长波碲镉汞(MCT)材料与光导型多元线列器件工艺成熟之后,热像仪才开始大量生产并装备军队。这一时期热像仪的种类繁多,可大致分为通用组件化的热像仪和按特殊要求设计的热像仪两类。
第二阶段,致冷型红外焦平面阵列为主。不用光机扫描而用红外焦平面阵列(IRFPA)器件成像的热像仪,由于去掉了光机扫描,这种用大规模焦平面成像的传感器被称为凝视传感器。它的特点是体积小、重量轻、可靠性高。在俯仰方向可有数百元以上的探测器阵列,可得到更大张角的视场,还可采用特殊的扫描机构,用比通用热像仪慢得多的扫描速度完成360度全方位扫描以保持高灵敏度。
第三阶段,非致冷红外成像技术为主。第三代红外热像技术采用的红外焦平面探测器单元数已达到320X240元或更高(即100000—1000000),其性能提高了近3个数量级。目前,3~5μm焦平面探测器的单元灵敏度又比8~14μm探测器高2-3倍左右。因而,基于320×240元的中波与长波热像仪的总体性能指标相差不大,所以3~5μm焦平面探测器在第三代焦平面热成像技术中格外的重要。
红外热成像在国内也已经发展了几十年,典型的行业主要集中在森林防火、电力监控、边防监控、海岛监控、动物保护、人体测温等等。
热成像市场前景
热像仪在军事和民用方面都有广泛的应用。随着热成像技术的成熟以及各种低成本适于民用的热像仪的问世,它在国民经济各部门发挥的作用也越来越大。在工业生产中,许多设备常用于高温、高压和高速运转状态,应用红外热成像仪对这些设备进行检测和监控,既能保证设备的安全运转,又能发现异常情况以便及时排除隐患。同时,利用热像仪还可以进行工业产品质量控制和管理。
此外,红外热像仪在医疗、治安、消防、考古、交通、农业和地质等许多领域均有重要的应用。如建筑物漏热查寻、森林探火、火源寻找、海上救护、矿石断裂判别、导弹发动机检查、公安侦察以及各种材料及制品的无损检查等。
热成像如果要进一步发展,对内,需要加大科研投入,提升产品核心竞争力;对外,要通过行业定制,推出高附加值的智能化产品,提供行业整体解决方案,真正解决行业客户的实际问题。