红外热成像原理与成像技术简要介绍

红外热成像技术是一项前途广阔的高新技术。比0.78微米长的电磁波位于可见光光谱红色以外，称为

红外线，又称红外辐射。是指波长为0.78~1000微米的电磁波，其中波长为0.78~2.0微米的部分称为近红

外，波长为2.0~1000微米的部分称为热红外线。自然界中，一切物体都可以辐射红外线，因此利用探测仪

测量目标本身与背景间的红外线差可以得到不同的热红外线形成的红外图像。

目标的热图像和目标的可见光图像不同，它不是人眼所能看到的可见光图像，而是表面温度分布图像。

红外热成像使人眼不能直接看到表面温度分布，变成可以看到的代表目标表面温度分布的热图像。所有温

℃以上的物体，都会不停地发出热红外线。红外线(或热辐射)是自然界中存在最为广泛度在绝对零度(-273)

的辐射，它还具有两个重要的特性：(1)物体的热辐射能量的大小，直接和物体表面的温度相关。热辐射的

这个特点使人们可以利用它来对物体进行无需接触的温度测量和热状态分析，从而为工业生产，节约能源，

保护环境等方面提供了一个重要的检测手段和诊断工具。(2) 大气、烟云等吸收可见光和近红外线，但是

对3~5微米和8~14微米的热红外线却是透明的。因此，这两个波段被称为热红外线的“大气窗口” 。利用

这两个窗口，使人们在完全无光的夜晚，或是在烟云密布的战场，清晰地观察到前方的情况。由于这个特

点，热红外成像技术在军事上提供了先进的夜视装备，并为飞机、舰艇和坦克装上了全天候前视系统。这

些系统在现代战争中发挥了非常重要的作用。

红外热像仪应用的范围随着人们对其认识的加深而愈来愈广泛：用红外热像仪可以十分快捷，探测电

气设备的不良接触，以及过热的机械部件，以免引起严重短路和火灾。对于所有可以直接看见的设备，红

外热成像产品都能够确定所有连接点的热隐患。对于那些由于屏蔽而无法直接看到的部分，则可以根据其

热量传导到外面的部件上的情况，来发现其热隐患，这种情况对传统的方法来说，除了解体检查和清洁接

头外，是没有其它的办法。断路器、导体、母线及其它部件的运行测试，红外热成像产品是无法取代的。

然而红外热成像产品可以很容易地探测到回路过载或三相负载的不平衡。

在红外热像预知维护领域，采用红外热像仪对所有电气设备、配电系统，包括高压接触器、熔断器盘、

主电源断路器盘、接触器、以及所有的配电线、电动机、变压器等等，进行红外热成像检查，以保证所有

运行的电气设备不存在潜伏性的热隐患，有效防止火灾、停机等事故发生。下面是需要进行红外热成像产

品检查的部分设施：

1、电气装置：可发现接头松动或接触不良，不平衡负荷，过载，过热等隐患。这些隐患可能造成的潜在影响是产生电弧、短路、烧毁、起火。

2、变压器：可以发现的隐患有接头松动，套管过热，接触不良(抽头变换器)，过载，三相负载不平衡，冷却管堵塞不畅。其影响为产生电弧、短路、烧毁、起火。

3、电动机、发电机：可以发现的隐患是轴承温度过高，不平衡负载，绕组短路或开路，碳刷、滑环和集流环发热，过载过热，冷却管路堵塞。其影响为有问题的轴承可以引起铁芯或绕组线圈的损坏;有毛病的碳刷可以损坏滑环和集流环，进而损坏绕组线圈。还可能引起驱动目标的损坏。

4、电气设备维修检查，屋顶查漏，节能检测，环保检查，安全防盗，森林防火，无损探伤，质量控制，医疗领域检查等等也很有效益。

5、太阳能电池片/电池组件：利用超高的热灵敏度(NETD)，能够灵敏、准确的感应出被测物表面发生微小温度变化，并通过非接触检测方式实现对太阳能电池片或组件缺陷的检测。将产品缺陷位置直观准确地显示在红外热图中，为使用者提供方便快速的检测方案。也使得红外热像仪在光伏领域得到了广泛的应用。

6、冰箱领域的应用。

在科研领域主要应用包括：汽车研究发展-射出成型、模温控制、剎车盘、引擎活塞、电子电路设计、烤漆; 电机、电子业-印制电路板热分布设计、产品可靠性测试、电子零组件温度测试、笔记本电脑散热测试、微小零组件测试;引擎燃烧试验风洞实验; 目标物特征分析; 复合材料检测; 建筑物隔热、受潮检测;热传导研究; 动植物生态研究;模具铸造温度测量;金属熔焊研究; 地表/海洋热分布研究等。

红外热成像仪已广泛应用于安全防范系统中，并成为安全监控系统中的明星。由于具有隐蔽探测功能，不需要可见光，可以使犯罪份子不知其工作地点和存在，进而产生错误判断，导致犯罪行为被发现。在某些重要单位，例如：重要的行政中心、银行金库、机要室、档案室、军事要地、监狱等，用红外热成像仪24小时监控，并随时对背景资料进行分析，一旦发现变化，可以及时发出警报，并可以通过智能设备的处理，对有关情况进行自动处理，并随时将情况上报，取得进一步的处理意见。

常见问题：

什么是红外能量?

红外能量是和可见光类似的一种电磁波。它不仅能够以光速的速度传播还具有反射、折射和散射等特性。红外线光谱区波长大约在0.7-1000微米。其他种类的电磁波包括无线电、可见光、紫外线和X射线等等。

什么是电磁光谱?

众所周知红外线也是一种电磁波,它的波长比可见光的光波要长.其他种类的电磁波包括X射线，紫外线，无线电等。电磁波通常按照波长或者频率来分成几类。无线电广播站按照波的频率分成千赫兹或兆赫兹(简写为KHz或者MHz)其他的电磁波按照波长来分，波长的单位通常可取为微米(1微米=0.000001米)。可见光波长约在0.4-0.75微米之间，人的肉眼能够分辨一定范围的波长，因此我们才会看到五颜六色的世界。红外热相仪探头的探测范围在介于8-12微米的长波到3-5微米的短波之间。如今商业领域内的红外探测仪一般是用长波来检测。

什么是红外辐射?

任何事物都包含一定的热能，因此有一定的温度范围。红外能量就是就是从材料边界面发射的某种能量。这种能量俗称红外线。这种来自物体的，以一定波长发射的的射线表征了物体的温度。这是一个非常重要的概念，射的红外线来测量它的温度。

怎么样利用红外线来发现问题?

红外热像仪中的探测器能够通过接收红外能量把红外光谱转换成可见光谱，也就是我们人眼所能识别的图片。这些可见光图片能够描述来自物体的能量强度或者颜色的数量。参考其它的参数，我们能够通过获得辐射的数量，计算出目标物体实际的表面温度。利用这种能够区分很小幅度变化的温度的非常敏感的探测器，经过培训的有经验的红外热像仪的检验师检测的结果是非常精确和有价值的。

什么是异常热量区?

温度的差别构成规则的热量场，任何背离物体表面温度形成的热量梯度的情况，我们称之为异常热量区。

什么是红外热成像法?

红外热像仪，通过接收被测物体所发射的红外能量把不可见(相对于人的肉眼)图象转换成可见光图片。物体的温度越高，所发射的能量越多。典型的红外热像仪类似标准的便携式摄像机，能够实时拍摄来自物体的热辐射。它可以提供基本的温度范围，用不同的颜色图象更容易的阐述温度图谱。越来越多的红外热像仪也能够测量目标物体的温度，由热像仪拍摄的这种图像我们称为红外热图。

什么是辐射率?

辐射率是一个术语，它通常用来描述一种物体相对于理论上该物体所能发射红外能量的能力。辐射率是一种非常有效的因素，它依赖于物质的属性，对象表面的特征以及温度。用热像仪来测量温度时，辐射率起决定性的作用。

红外热成像摄像机原理分析以及应用

红外热成像摄像机原理分析以及应用随着技术的进步，监控系统已经在各个领域得到了广泛的应用。目前的视频监控系统主要采用可见光摄像机和人工监视、录像相结合的方式进行日常的安全防护，但由于可见光摄像机在恶劣天气或照度较低的条件下，很难滤除干扰得到有用的视频图像，因此使得整个安防系统在夜间或恶劣天气条件下的防范能力大打折扣。同时，由于现在的视频监控系统仍然依托于人工监视，安保人员需要对监控画面进行24小时不间断的监视、人为对视频图像进行分析报警，否则系统就起不到实时报警的功能，而更多的只是事发后取证的作用。从整体上来说，目前的视频监控系统还处于在半天时、半天候和半自动状态。在伊拉克战争中，美军平均每个士兵拥有1.7台红外热像仪产品一项统计数据表明，世界上47%的暴力犯罪案件发生在晚6点到早6点之间。原因很简单，在夜幕的笼罩下，犯罪分子容易隐蔽，犯罪场面也不容易被看见——黑暗掩盖了犯罪行为。即使安装了一般的视频监控系统，也有可能让犯罪分子逃之夭夭。因此，如何提高在“夜黑风高”的案件高发时间段的自动报警防范能力，成为安防系统当成亟待解决的难题之一。在这种情况下，红外热成像技术以其作用距离远、穿透能力强、能识别隐蔽目标等优势被引入安防领域，成为监控领域的一份子。热成像摄像机的监控原理在自然界中一切温度高于绝对零度(-273.16摄氏度)的物体都不断地辐射着红外线，这种现象称为热辐射。红外线是一种人眼不可见的光波，无论白天黑夜，物体都会辐射红外线，但红外线不论强弱，人们都看不到。热成像摄像机(又叫热像仪)就是利用红外探测器、光学成像物镜接收被测目标的红外辐射信号，经过红外光学系统红外探测器的光敏源上利用电子扫描电路对被测物的红外热像进行扫描转换成电信号，经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热图像。利用这种原理制成的仪器为热成像摄像机。它通过探测微小的温度差别，将温度差异转换成实时的视频图像，显示在监视器上。与其他需要少量光线产生影像的夜视系统不同，其完全不需要任何光，这使它成为人们在全黑环境、黑暗的夜晚监控的完美工具。

红外热像检测技术综述

作业一红外热像检测技术综述院（系）名称机械工程及自动化学院科目现代无损检测技术学生姓名X X 学号XXXXXXXX 2016 年1X 月1X 日

红外热像检测技术综述 XXXX XXXX 目录 1 红外热像检测技术的原理介绍 (1) 2 红外热像检测技术的应用 (2) 2.1材料的内部制造缺陷的红外热像检测 (2) 2.3结构内部损伤及材料强度的检测 (3) 2.4在建筑节能检测中的应用 (3) 2.5建筑外外墙面饰面层粘贴质的检测 (4) 2.6在建筑物渗漏检测中的应用[13] (4) 3 红外热像检测技术国内外发展现状 (5) 3.1红外热像检测技术国外发展现状 (5) 3.2红外热像检测技术国内发展现状 (7) 4 参考文献 (10) I

1 红外热像检测技术的原理介绍红外热成像检测技术采用主动式控制加热激发被检物内部缺陷，通过快速热图像采集和基于热波理论图像处理技术实现缺陷检测。它通过光学机械扫描系统，将物体发出的红外线辐射汇聚在红外探测器上，形成红外热图像，由此来分辨被测物体的表面温度。该技术具有检测速度快、非接触、范围广、精度高、易于实现自动化和实时观测等诸多优点，适合于裂缝、分层、积水、冲击损伤等问题的诊断。红外线和可见光及无线电波一样是一种电磁波，红外线的波长比可见光长，比无线波短，为0.78~1000m μ，可分为近红外、中红外和远红外。任何物体只要不是绝对零度，都会因为分子的东{转和振动而发出“辐射能量”，红外辐射是其中一种。如果把物体看成是黑体，吸收所有的人射能量，则根据斯蒂芬—玻尔兹曼定律，在全波长范围内积分可得到黑体的总辐射度为: ()40 ,M M T d T λλσ∞==? (1.1) 式中:()()152121,exp 1c M T c W m m T λλμλ---??????=-???? ?????? ??? 为黑体的光谱辐射度;1c ，2c 为辐射常数，8241 3.741810c W m m μ-=???，42=1.438810c m K μ??，σ为斯蒂芬—玻尔兹曼常数，8245.6710W m K σ---=???，实际的大部分人工或天然材料都是灰体而不是黑体材料，与黑体不同，灰体材料的发射率1ε≠，灰体表面能反射一部分入射的长波()>3m λμ辐射，因此灰体表面的辐射由自身发射的和环境反射的两部分组成，用红外探测器可直接测量灰体发射和反射的总和ap M ，但无法确定各自的份额。通常假设物体表面为黑体，将ap M 称为表观辐射度，为便于理解，一般将其转换为人们较熟悉的温度单位，称为表观温度ap T ，即: ()()()()04,,ap t l ap ap M M T M T d T λελλρλλλσ=+=? (1.2) 上述的表观温度ap T ，即为红外探测器测量所得温度。在无损检测中测量距离一般较近，可以忽瞬大气的影响，故被测物体的表面发射率。的取值是否准确是影响测量精度的关键因素。

红外测温方法的工作原理及测温(自己总结的)

红外测温方法的工作原理及测温仪在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时,由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周辐射电磁波,其中就包含了波段位于0. 75～100μm 的红外线.红外测温仪就是利用这一原理制作而成的,温度是度量物体冷热程度的一个物理量，是工业生产中很普遍、很重要的一个热工参数，许多生产工艺过程均要求对温度进行监视和控制，特别是在化工、食品等行业生产过程中，温度的测量和控制直接影响到产品的质量和性能。传统的接触式测温仪表如热电偶、热电阻等，因要与被测物质进行充分的热交换，需经过一定的时间后才能达到热平衡，存在着测温的延迟现象，故在连续生产质量检验中存在一定的使用局限。目前，红外温度仪因具有使用方便，反应速度快，灵敏度高，测温范围广，可实现在线非接触连续测量等众多优点，正在逐步地得以推广应用。表1列出了常用的测温方法和特点，其中红外测温作为一种常用的测温技术显示出较明显的优势。表1 常用测温方法对比测温方法温度传感器测温范围（°C ）精度（%）接触式热电偶 -200～1800 0.2～1.0 热电阻 -50～300 0.1～0.5 非接触式红外测温 -50～3300 1 其它示温材料 -35～2000 <1 1 红外测温仪的工作原理及特点 1.1 黑体辐射与红外测温原理一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布——与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。黑体辐射定律：黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为1，其它的物质反射系数小于1，称为灰体。应该指出，自然界中并不存在真正的黑体，但是为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。由于黑体的光谱辐射功率Pb(λΤ)与绝对温度Τ 之间满足普朗克定理： ()1 exp 251-= -T c c T P b λλλ （1）其中，Pb(λΤ)—黑体的辐射出射度； λ—波长； T —绝对温度； c 1、c 2—辐射常数。

和普威视带您走进红外热成像发展历史

北京和普威视带您走进红外热成像发展历史红外热成像技术，也是一个有非常广阔前途的高科技技术，其大量的应用将会引起许多行业变革性的改变。一、什么是红外热成像？光线是大家熟悉的。光线是什么？光线就是可见光，是人眼能够感受的电磁波。可见光的波长为：0.38 ～0.78 微米。比0.38 微米短的电磁波和比 0.78 微米长的电磁波，人眼都无法感受。比0.38 微米短的电磁波位于可见光光谱紫色以外，称为紫外线，比0.78 微米长的电磁波位于可见光光谱红色以外，称为红外线。红外线，又称红外辐射，是指波长为0.78 ～1000微米的电磁波。其中波长为0.78 ～2.0 微米的部分称为近红外，波长为2.0 ～1000 微米的部分称为热红外线。照相机成像得到照片，电视摄像机成像得到电视图像，都是可见光成像。自然界中，一切物体都辐射红外线，因此利用探测仪测定目标的本身和背景之间的红外线差并可以得到不同的红外图像，热红外线形成的图像称为热图。目标的热图像和目标的可见光图像不同，它不是人眼所能看到的目标可见光图像，而是目标表面温度分布图像，换一句话说，红外热成像使人眼不能直接看到目标的表面温度分布，变成人眼可以看到的代表目标表面温度分布的热图像。二、红外热成像的特点是什么？有位著名的美国红外学者指出：“人类的发展可分为三个阶段。第一个阶段是人类通过制造工具，扩展体力活动的能力，第二阶段通过提高判断能力，寻求更清晰和更广泛的理解与判断事物的标准，而人类近年来致力的增强获得输入信息的能力，扩大感觉范围或增填新的感官，使我们的大脑能接受更多的信息，正是人类发展的第三阶段。在这个阶段中，红外技术的发展已经把人类的感官由五种增加到六种”。这一席话，我认为恰如其分的道出了红外热成像技术在当代的重要性。因为，我们周围的物体只有当它们的温度高达1000 ℃以上时，才能够发出可见光。相比之下，我们周围所有温度在绝对零度（- 273 ℃）以上的物体，都会不停地发出热红外线。例如，我们可以计算出，一

红外测温方法的工作原理及测温(自己总结的)

红外测温方法的工作原理及测温仪 (北京化工大学信息科学与技术学院) 摘要：本文从黑体辐射原理出发分析了红外测温的工作原理，从发射率、距离系数、环境等几个方面，探讨和分析了测温误差的原因，以及基于红外测温技术的测温仪的简单的概述,并对红外测温仪的分类、性能、选择及应用简要的说明。关键词：黑体辐射、红外测温仪、温度测量 Infrared Thermometer and the working principle of Infrared Temperature measurement (College of Science and Technology， Beijing University of Chemical Technology) Abstract: In this paper, the theory of infra-red temperature measurement was analyzed according to the principle of blackbody radiation. We discussed the main factors for measurement accuracy, such as reflectance, distance coefficient and environment.Based on infrared temperature measurement technology, we make a simple overview of infrared thermometer, and a brief description of its classification, performance, selection and application. Key words: Blackbody radiation; infrared thermometer; temperature measurement 0引言在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时,由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周辐射电磁波,其中就包含了波段位于0. 75～100μm的红外线.红外测温仪就是利用这一原理制作而成的,温度是度量物体冷热程度的一个物理量，是工业生产中很普遍、很重要的一个热工参数，许多生产工艺过程均要求对温度进行监视和控制，特别是在化工、食品等行业生产过程中，温度的测量和控制直接影响到产品的质量和性能。传统的接触式测温仪表如热电偶、热电阻等，因要与被测物质进行充分的热交换，需经过一定的时间后才能达到热平衡，存在着测温的延迟现象，故在连续生产质量检验中存在一定的使用局限。目前，红外温度仪因具有使用方便，反应速度快，灵敏度高，测温范围广，可实现在线非接触连续测量等众多优点，正在逐步地得以推广应用。表1列出了常用的测温方法和特点，其中红外测温作为一种常用的测温技术显示出较明显的优势。表1常用测温方法对比测温方法温度传感器测温范围（°C）精度（%）接触式热电偶-200～1800 0.2～1.0 热电阻-50～3000.1～0.5非接触式红外测温-50～33001其它示温材料-35～2000<1

影响红外热成像法检测结果的几个因素

影响红外热成像检测结果的几个因素： 1红外热成像设备的性能； 1.1距离：由于判别饰面层的脱粘空鼓状况，至少需要识别5mm的大小范围，所以要根据仪器的具体指标来计算仪器的最大检测距离。而不能理解在规范中的10~50m范围内就行。 1.2视角镜头的视角越小，在相同距离下，在红外热像仪中的显示越大，物体的细节越清晰；换一种方式来说，如果显示大小相同，那么镜头度数越小，检测距离就可以越大、 1.3精度：红外热像仪图像的温度分辨率要求较高，测温的精度及准确度并非十分的重要。满足在建筑领域应用时，温度分辨率小于0.1。c的要求。因为分析图片时，温度分辨率越高，分析的图片越精细； 2被检测外墙的这种干扰因素； 2.1构造不同：不同的构造会出现不同类型的干扰，在红外图片分析中，剔除干扰，找到真正的异常区是非常重要的。构造干扰，往往呈现出一种规则的图像，比如梁、柱呈现出规则的低温； 2.2外墙面是否干净，是否平整，又没有色差；外墙的污渍以及色差呈现出来的干扰是不规则的，这要根据肉眼观察、数码相片、以及复查时加以确认； 2.3施工干扰：施工中的脚手眼、外架的附墙等。这类干扰，一般在图片中分布的较为规则。这需要检测者有现场施工的经验，发现此类问题时检测人员可以询问委托方核实。必要时委托方出具业主、监理和施工单位三方签字的书面证明； 2.4环境干扰：检测中太阳照射在建筑物上投射的阴影，以及周边建筑物的辐射干扰。此类干扰要求检测人员要在检测前，对各种环境干扰要有一个大致的判断，这样在图片分析时，才能剔除此类干扰。 2.5实例红外照片 6F

6F 初看红外图片，可以发现规则的方形高温区，现场查看结构图，发现高温区为填充墙，低温区为剪力墙，所以正常，此异常为构造不同造成的异常；再细看红外图片，可看见在左边的最高的两层填充墙上出现了方形的高温区。当时判断，如果是空鼓不可能如此规则，到现场进行复测发现，在上述部位施工单位涂刷了一层胶质防水材料。 3检测时的气候条件； 3.1温度：红外辐射在被探测器接收之前，必然要经过大气、成像系统等介质，造成红外损失。根据史蒂夫——波尔兹曼定律，黑体的全辐射率和黑体热力学温度的四次方成正比。所以温度越高，物体发射的红外线就越强。因而在一定范围内，高温跟有利于红外检测； 3.2日照：检测墙面的最佳时间段的选取，目的是为了突出外墙饰面层脱粘空鼓部位与正常部位的温差，一般是选择立面受日照量最大的时刻； 3.3湿度：当大气湿度大于85％的情况下，由于水气密度增加，水汽对红外辐射吸收的增大缘故，大气对目标物体辐射的衰减急剧加大，因此，在雾天、雨天，不适宜进行红外检测； 3.4风速：检测气候条件应为晴好的天气，且室外平均风速不大于5m/s； 3.5实例天气影响对红外图片的对比分析实例图A

红外热成像仪的介绍及工作原理

1.红外热成像技术红外成像技术作为一门新技术，在电力设备运行状态检测中有着无比的优越性。红外成像是以设备的热状态分布为依据对设备运行状态良好与否进行诊断，它具有不停运、不接触、远距离、快速、直观地对设备的热状态进行成像。由于设备的热像图是设备运行状态下热状态及其温度分布的真实描写，而电力设备在运行状态下的热分布正常与否是判断设备状态良好与否的一个重要特征。因此采用红外成像技术可以通过对设备热像图的分析来诊断设备的状态及其隐患缺陷。 2.什么是红外热像图一般我们人眼能够感受到的可见光波长为：0.38—0.78微米。通常我们将比0.78微米长的电磁波，称为红外线。自然界中，一切物体都会辐射红外线，因此利用探测器测定目标本身和背景之间的红外线差，可以得到不同的红外图像，称为热图像。同一目标的热图像和可见光图像是不同，它不是人眼所能看到的可见光图像，而是目标表面温度分布图像，或者说，红外热图像是人眼不能直接看到目标的表面温度分布，变成人眼可以看到的代表目标表面温度分布的热图像。 3.红外热像仪的原理热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。红外热像仪的非接触式测温方式，能够在不影响轧辊工作的同时测量其实时温度，并随时采取降温措施。

红外热像仪的原理 4.红外热成像的特点自然界所有温度在绝对零度（-273℃）以上的物体，都会发出红外线，红外线（或称热辐射）是自然界中存在最为广泛的辐射。大气、烟云等吸收可见光和近红外线，但是对3~5微米和8~14微米的红外线却是透明的。因此，这两个波段被称为红外线的“大气窗口”。我们利用这两个窗口，可以在完全无光的夜晚，或是在烟云密布的恶劣环境，能够清晰地观察到前方的情况。 5.在线式红外热像仪采用红外热成像技术，探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、信号处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的设备，我们称为红外热像仪。

红外热成像特点

红外热成像特点自然界所有温度在绝对零度(-273℃)以上的物体都会发出红外线，红外线(或称热辐射)是自然界中存在最为广泛的辐射。大气、烟云等吸收可见光和近红外线，但是对3~5微米和8~14微米的红外线却是透明的。因此，这两个波段被称为红外线的“大气窗口”。我们利用这两个窗口，可以在完全无光的夜晚，或是在烟云密布的恶劣环境，能够清晰地观察到前方的情况。正是由于这个特点，红外热成像技术可用在安全防范的夜间监视和森林防火监控系统中。红外热成像技术是一项前途广阔的高新技术。比0.78微米长的电磁波位于可见光光谱红色以外，称为红外线或称红外辐射，是指波长为0.78~1000微米的电磁波。自然界中，一切物体都可以辐射红外线，因此利用探测仪测量目标本身与背景间的红外线差可以得到不同的热红外线形成的红外图像。目标的热图像和目标的可见光图像不同，它不是人眼所能看到的可见光图像，而是表面温度分布图像。红外热成像使人眼不能直接看到表面温度分布，变成可以看到的代表目标表面温度分布的热图像。所有温度在绝对零度(-273℃)以上的物体，都会不停地发出热红外线。红外线(或热辐射)是自然界中存在最为广泛的辐射，它还具有两个重要的特性： (1)物体的热辐射能量的大小，直接和物体表面的温度相关。热辐射的这个特点使人们可以利用它来对物体进行无需接触的温度测量和热状态分析，从而为工业生产，节约能源，保护环境等方面提供了一个重要的检测手段和诊断工具。 (2)大气、烟云等吸收可见光和近红外线，但是对3~5微米和8~14微米的热红外线却是透明的。因此，这两个波段被称为热红外线的“大气窗口”。利用这两个窗口，使人们在完全无光的夜晚，或是在烟云密布的战场，清晰地观察到前方的情况。由于这个特点，热红外成像技术在军事上提供了先进的夜视装备，并为飞机、舰艇和坦克装上了全天候前视系统。这些系统在现代战争中发挥了非常重要的作用。红外热像仪应用的范围随着人们对其认识的加深而愈来愈广泛：用红外热像仪可以十分快捷，探测电气设备的不良接触，以及过热的机械部件，以免引起严重短路和火灾。对于所有可以直接看见的设备，红外热成像产品都能够确定所有连接点的热隐患。对于那些由于屏蔽而无法直接看到的部分，则可以根据其热量传导到外面的部件上的情况，来发现其热隐患，这种情况对传统的方法来说，除了解体检查和清洁接头外，是没有其它的办法。断路器、导体、母线及其它部件的运行测试，红外热成像产品是无法取代的。然而红外热成像产品可以很容易地探测到回路过载或三相负载的不平衡。在红外热像预知维护领域，采用红外热像仪对所有电气设备、配电系统，包括高压接触器、熔断器盘、主电源断路器盘、接触器、以及所有的配电线、电动机、变压器等等，进行红外热成像检查，以保证所有运行的电气设备不存在潜伏性的热隐患，有效防止火灾、停机等事故发生。红外热像仪可将人眼无法看到的红外辐射能量转换为电信号，并以备种不同的颜色来表

红外热像仪帮助玻璃制造工厂精确测量温度

红外热成像技术的应用十分广泛，工业生产、电力、消防、医疗、农业等行业都有红外热像仪的身影。玻璃瓶在生产过程中温度非常高，很多设备都是在高温下工作的，因此对于玻璃生产工厂设备和生产过程中的玻璃温度的检测十分重要，这对于生产出高品质的玻璃有着重要的意义。而红外热成像技术对于非接触式温度检测方面有着非常有效且实用的价值。一、红外热像仪的工作原理任何物体只要温度高于绝对零度（-273℃）就会向外发射出红外辐射，物体温度不同，辐射能大小也不相同。红外热像仪是一种能够捕捉到物体表面红外辐射能量，并将其转变为人眼可见的热量分布图像的一种仪器设备。二、红外热像仪在玻璃制造工厂的应用凝固的玻璃离开锡浴后，会被送往玻璃退火窑，让其逐渐冷却以除去内应力。冷却速度对于确保玻璃在不会在切割阶段破裂非常重要。因此频繁、精确的温度测量对于此应用至关重要。因为温度下降的范围较广，在退火窑中进行温度测量会有一定的困难。需要确保在玻璃冷却到环境温度的整个过程中精确测量其温度。严密控制温度可确保完全消除内应力。使用红外热像仪可以获取玻璃离开退火窑时高分辨率的玻璃热图像，有助确保产品质量一致，并及早发现任何工艺问题。同时，进行玻璃的表面测量还有助监测其横向温度分布的均匀性。

1.玻璃瓶罐成型过程中的应用 1）初模初模温度分布不均匀时，会导致很多瓶身缺陷，如厚薄不均等。若操作工不能及时了解初模的温度，产品的质量会无法提升上去，因此，可以利用红外热像仪检测初模的温度高低，再进行生产调整。 2）芯子芯子过热或过冷会导致瓶口部裂纹或芯子粘料，在双滴料与三滴料制瓶机上，由于各模腔工况不相同，其芯子冷却风的调整也各不相同。需要利用红外热像仪进行温度测定，再根据工况进行一些微调，以免产生瓶口部裂纹或芯子粘料。 3）闷头闷头是初型模的模底，它接触玻璃料时间很短，不工作时会上升或摆出，散热情况较好，若闷头的温度与初模的温度温差过大，瓶底将会产生闷头印深、闷头印歪斜、瓶底厚薄不均等缺陷。因此需用红外热像仪检测闷头的温度，若与初模温度差别太大，需要进行一定调整。 2.红外热像仪在玻璃生产厂变压器的温度监测应用变压器等电气设备是和生产紧密相关的设备，一旦发生异常情况，会直接造成工厂生产设备停止运行，甚至会造成灾难性的故障。但是变压器等电气设备在

红外热成像检测技术的应用和展望

红外热成像检测技术的应用和展望摘要：无损检测，是指在不会对材料或元件的有效性或可靠性造成损害的前提下，对其内部的异性结构(缺陷或损伤)进行探测、定位、识别及测量的一种实用性技术。红外热成像技术是在红外探测器、微电子和计算机技术的基础上发展起来的，属于综合性高新技术，该技术正朝着快速扫描、非致冷、焦平面阵列式接收、计算机图像处理的方向发展，利用便携式笔记本电脑控制的系统正日趋完善。关键词：无损检测；热成像技术；应用；发展趋势

红外热成像无损检测技术(又称红外热波无损检测技术)，是一门跨学科的技术，它的研究和应用，对提高航空航天器，多种军、民用工业设备的安全可靠性具有重要意义。1.红外热成像检测技术的原理红外热成像无损检测技术的基本原理是利用被检物的不连续性缺陷对热传导性能的影响，使得物体表面温度不一致，即物体表面的局部区域产生温度梯度，导致物体表面红外辐射能力发生差异。借助红外热像仪探测被检物的辐射分布，通过形成的热像图序列就可推断出内部缺陷情况。从理论上分析可知，材料或构件因内部缺陷将导致局部力学性能的强度改变，由于材料内部结构的不连续性，这种缺陷将引起材料或构件的热传导不连续，致使材料或构件的温度梯度不同，因而显现出的红外热图像也有所不同。通过研究被检测材料的内部缺陷及结构力学性能，找出其热传导特性与红外热图像之间的关系和机理，根据显示图像的温度梯度就可以确定缺陷的位置和范围，由温度梯度随时间变化的速率可以确定缺陷的深度。采用红外热成像技术进行检测的特点是不受材料的几何结构及材质的限制，可以实现非接触、大面积的检测。 2.红外热成像检测技术的分类根据探测方式不同，红外热成像检测技术可划分为透射式和反射式，其中反射式更便于使用；根据引起温差的方式不同，可划分为主动式和被动式。主动式红外热成像检测技术可以对物体表面进行快速、准确的检测，并具有直观、非接触、单次检测面积大等特点。根据主动式激励源不同，主要划分脉冲红外热成像检测技术、锁相红外热成像检测技术和超声红外热成像检测技术等。 2.1脉冲红外热成像检测技术脉冲红外热成像技术是一种集光、机、电为一体的非接触式无损检测方法，也是目前研究最多和最成熟的方法之一。工作原理如图1所示:以高能脉冲闪光灯作为激励热源，热流在被测构件内部传导过程中，若构件内部存在缺陷或损伤，则使得物体内部热分布将存在不连续性结构，从而导致其缺陷或损伤处的表面温度与无缺陷或损伤处有明显不同。图1冲红外热成像检测技术的工作原理脉冲红外热成像检测方式虽然简单实用，但是也存在着一些缺点：适于检测平板类构件，对于复杂结构构件检测存在困难；对热源的均匀性要求非常高；检测构件厚度有限，

红外热像仪的测温原理

红外热像仪的测温原理自然界中除了人眼看得见的光（通常称为可见光），还有紫外线、红外线等非可见光。而红外线是自然界中存在最广泛的电磁波，物体只要有温度，无论高低，都会发出红外线。随着科技的日新月异，人们悄然运用红外线这一特性，让一门使用光电设备来检测和测量辐射并在辐射与表面温度之间建立相互联系的科学应运而生，那就是红外线热成像。而红外线热成像仪又是什么呢？简单的说，红外线热成像仪的操作就是以红外线热成像原理为基础的检测。那红外线热成像仪的检测手段是什么原理呢？红外热像仪的测温原理是什么呢？简单来说，红外线热成像仪具有安全、直观、高效、防止漏检4大核心优势。普通红外线测温仪仅有单点测量功能，而红外线热成像仪则可捕获被测目标的整体温度分布，快速发现高温、低温点，从而避免漏检。各位如果使用过红外线测温仪的工程师，应该深有体会，扫描一个高约1米的电气柜，需要反复来回扫描，生怕漏掉某个高温，造成安全隐患，几分钟是一定要的。而使用红外线热成像仪，几秒钟的时间就可完成，最关键的是一目了然，绝对无遗漏。

其次，普通红外测温仪虽有激光指示器，但仅起提示被测目标作用，并不等于被测温点，而是对应的目标区域内的平均温度，但是大部分的使用者都会误以为屏幕显示的温度值就是激光点的温度，大错特错！而红外线热成像仪则不存在这个问题，由于显示的是整体的温度分布，一目了然，而且市面上的多数红外线热成像仪带激光指示器，以及LED灯，便于现场快速定位识别。对于某些有安全距离限制的检测环境，普通红外测温仪无法满足需求，因为随测量距离增大，即扩大了准确检测的目标面积，自然得出的温度值会受到影响。但是，

红外热像仪技术分析报告

XXXXXX技术分析报告 XXXXXX股份有限公司 2012年5月

目次 1 初始上电时热像仪输出视频时序 (1) 2 外同步信号设计方案及试验验证 (1) 3 红外热像仪调光算法及抗热窗算法 (6) 3.1 红外热像仪调光算法 (6) 3.1.1 背景概述 (6) 3.1.2 常用图像增强算法比较 (7) 3.1.3 本系统调光算法 (12) 3.1.4 选择本方案的原因 (16) 3.2 红外热像仪抗热窗算法 (18) 3.2.1 热窗效应产生的原因 (18) 3.2.2 红外热像仪抗热窗算法原理 (19) 3.2.3 抗热窗算法实验结果 (20) 4 14位图像在不调光情况下是否满足导引头使用要求 (21) 4.1 背景 (21) 4.2 实验验证 (24)

XXXXXX技术分析报告 1 初始上电时热像仪输出视频时序红外热像仪系统总共输出三路视频信号，分别为14位数字图像信号、8位数字图像信号和模拟视频信号，其中14位数字图像主要经过数据采集、非均匀性校正、死点替换处理后送出14位数字信号；8位数字图像在14位数字图像的基础上，再经过DSP处理之后的8位数字信号；模拟视频为经DSP处理后的数字信号转为模块信号。关于14位数字口、8位数字口、模拟视频三路信号时序关系，相对于积分时间的时序如下图：注1：14位数字口：经过数据采集、非均匀性校正、死点替换等处理后，需要将数据缓存一帧，再根据客户要求时序送出，故第一个有效数据从 14位接口送出相对积分时间下降沿共延迟约12.4mS；注2：8位数字口：经过数据采集、非均匀性校正、死点替换等处理后，直接将数据送给DSP，经DSP处理后再按要求时序送出，共延迟约40mS；注3：模拟视频信号： DSP处理后的数据首先保证8位数字接口时序送出，为满足本地视频显示时序要求，需再缓存一帧数据后按PAL制式时序输出给ADV7123芯片，共延迟约56mS。 2 外同步信号设计方案及试验验证在系统始用过程中，由于需要红外热像仪输出的14位数字图像、

红外热成像检测技术的应用与展望

红外热成像检测技术的应用与展望无损检测，是指在不会对材料或元件的有效性或可靠性造成损害的前提下，对其内部的异性结构(缺陷或损伤)进行探测、定位、识别及测量的一种实用性技术。红外热成像技术是在红外探测器、微电子和计算机技术的基础上发展起来的，属于综合性高新技术，该技术正朝着快速扫描、非致冷、焦平面阵列式接收、计算机图像处理的方向发展，利用便携式笔记本电脑控制的系统正日趋完善。红外热成像无损检测技术(又称红外热波无损检测技术)，是一门跨学科的技术，它的研究和应用，对提高航空航天器，多种军、民用工业设备的安全可靠性具有重要意义。 1.红外热成像检测技术的原理红外热成像无损检测技术的基本原理是利用被检物的不连续性缺陷对热传导性能的影响，使得物体表面温度不一致，即物体表面的局部区域产生温度梯度，导致物体表面红外辐射能力发生差异。借助红外热像仪探测被检物的辐射分布，通过形成的热像图序列就可推断出内部缺陷情况。从理论上分析可知，材料或构件因内部缺陷将导致局部力学性能的强度改变，由于材料内部结构的不连续性，这种缺陷将引起材料或构件的热传导不连续，致使材料或构件的温度梯度不同，因而显现出的红外热图像也有所不同。通过研究被检测材料的内部缺陷及结构力学性能，找出其热传导特性与红外热图像之间的关系和机理，根据显示图像的温度梯度就可以确定缺陷的位置和范围，由温度梯度随时间变化的速率可以确定缺陷的深度。采用红外热成像技术进行检测的特点是不受材料的几何结构及材质的限制，可以实现

非接触、大面积的检测。 2.红外热成像检测技术的分类根据探测方式不同，红外热成像检测技术可划分为透射式和反射式，其中反射式更便于使用；根据引起温差的方式不同，可划分为主动式和被动式。主动式红外热成像检测技术可以对物体表面进行快速、准确的检测，并具有直观、非接触、单次检测面积大等特点。根据主动式激励源不同，主要划分脉冲红外热成像检测技术、锁相红外热成像检测技术和超声红外热成像检测技术等。 2.1脉冲红外热成像检测技术脉冲红外热成像技术是一种集光、机、电为一体的非接触式无损检测方法，也是目前研究最多和最成熟的方法之一。工作原理如图1所示:以高能脉冲闪光灯作为激励热源，热流在被测构件内部传导过程中，若构件内部存在缺陷或损伤，则使得物体内部热分布将存在不连续性结构，从而导致其缺陷或损伤处的表面温度与无缺陷或损伤处有明显不同。图1冲红外热成像检测技术的工作原理脉冲红外热成像检测方式虽然简单实用，但是也存在着一些缺点：适于检测平板类构件，对于复杂结构构件检测存在困难；对热源的均匀性要求非常高；检测构件厚度有限，当检测厚度较高的构件时，难以显示缺陷结果。 2.2锁相红外热成像检测技术

科研型研发用红外热成像仪

研发用科研型红外热像仪类型及各自特点：谱盟光电认为，高端研发专家所需的红外热像仪应配备特殊功能。为简化研发工作，FLIR开发出一系列FLIR专属特征，极适合各领域研发工作的开展。FLIR ATS SC系列所有红外热像仪均拥有这些独一无二的特征。在许多情况下，研发应用都要求具备高端测量功能。FLIR ATS提供了多项制冷和非制冷式解决方案。这些红外热像仪在快速运动的场景以及热场景、测温范围广的应用环境、小振幅环境、多谱分析或小物体评估等应用中显示出卓越的测量性能。谱盟光电的FLIR SC2500还适合用于激光剖面分析、画作分析、硅片检测、高温测量以及各类更适合采用短波红外测量的领域。 1) 快速运动——积分时间短应用说明：在200km/h车速下开展质量测试时的轮胎的红外图像。红外热像仪型号：带外部同步传感器的FLIR SC7300L。要求：快照积分时间短，在从属热像仪模式下以外部触发器输入获取数据。 2) 温度范围大——多种温度指标模式应用说明：JET Fusion等离子反应堆温度测量。红外热像仪型号：FLIR SC7700，采用滚动积分时间。要求：超帧，实时扩展测量范围。 3) 快速热探测——帧频高应用说明：气囊布置分析。红外热像仪型号：FLIR SC7300M，在窗口模式中为3.5Khz。要求：在快拍模式中帧频高，拥有外部触发输入。 4) 小振幅环境——热分辨率&锁相热成像应用说明：热应力分析红外热像仪型号：FLIR SC7300M，采用锁相信号输入要求：热灵敏度非常高(<20mK)，具有锁相信号输入和快照模式 5) 小物体分析——空间分辨率高应用说明：集成电路的热评估。红外热像仪型号：FLIR SC5700，带5个显微镜头，每个像素的分辨率为3μm。要求：采用设计先进的显微镜头、极低NETD和大型FPA检测器，获得了高质量图像分辨率。积分时间非常短，也可以进行瞬态分析。 6) 多谱分析–大量镜头和滤片组合在一起 A应用说明：飞机喷气的多谱红外热特征。红外热像仪型号：FLIR SC7300BB ORION，配备有高速滤片轮和专用远距离测量镜头。要求：在不同波段中进行热分析，拥有快照模式和专用滤片镜头套装。 7) 短波红外(SWIR)应用举例应用说明：水果质量控制。红外热像仪型号：FLIR SC2500，配备有专用滤片。要求：光谱分析。

红外测温的理论依据.

第一章人体红外线测温仪的理论依据 1.1黑体辐射与红外测温原理一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布一一与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。黑体辐射定律：黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为 1，其它的物质反射系数小于1，称为灰体。应该指出，自然界中并不存在真正的黑体，但是为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。由于黑体的光谱辐射功率 Pb （入T ）绝对温度T 之间满足普朗克定理： P b T 二（1） ' f exp c 2 ■ T - 1 其中，Pb （入T —黑体的辐射出射度；入一波长； T —绝对温度； c1、c2—辐射常数。式（1 ）说明在绝对温度 T 下，波长应单位面积上黑体的辐射功率为 Pb （入T 。根据这个关系可以得到下图1的关系曲线：从图1中可以看出: （1）随着温度的升高，物体的辐射能量越强。这是红外辐射理论的出发点，也是单波段红外测温仪的设计依据。（2）随着温度升高，辐射峰值向短波方向移动（向左），并满足维恩位移定理 T * Am = 2897.8 g*K ，峰值处的波长加与绝对温度T 成反比，虚线为加处峰值连线。这个公式告诉我们为什么高温测温仪多工作在短波处，低温测温仪多工作在长波处。（3）辐射能量随温度的变化率，短波处比长波处大，即短波处工作的测温仪相对信噪比高（灵 9OOk XC|xm ）图1黑体辐射的光谱分析

使用红外热成像仪检测中存在的问题及对策

使用红外热成像仪检测中存在的问题及对策开封供电公司变电运行部运行部赵阳摘要：随着”三集五大”体系建设和变电设备“状态检修”的大力推进，传统的传统的变电设备检修和运行模式发生了根本性改变，能够实时、有效、动态地评价设备健康状况成为确保设备安全、稳定运行的前提，红外成像仪是目前变电运行人员检测运行设备健康状况的有力保证，可以有效的避免因设备发热而造成的非计划停电，为提高供电可靠率做出了贡献关键词：变电红外热成像仪检测规范存在的问题对策引言：本文针对当前变电设备红外成像检测技术的应用中存在问题及改进方法进行了思考以及对红外测温未来发展的展望。由于这种技术无需对所测设备停电，即可准确发现安全隐患，所以更要充分利用好、发挥好红外成像检测这一高科技手段，夯实变电设备“状态检修”基础，确保运行的可控、在控、预控。一目前在使用中所存在的问题：（1）重设备，轻人员，培训工作不到位。目前，红外成像设备已基本覆盖到重要的生产班组，极大提高了生产一线的技术装备水平，然而，好的检测设备必须得到正确和规范的应用，才可能发挥其最好的性能，不能只重视检测设备的配置，而忽略了对人员进行必要的培训，目前对红外成像仪方面培训的主要方

式还是以产品说明书为主，没有专业的培训教材和权威的培训师资，虽然厂家的技术人员会不定期到各基层单位组织测温培训，但由于运行人员倒班的原因，造成了一线人员缺乏热像仪的操作技能培训，同时，昂贵的机器也需要专业的使用和维护技巧，没有经过专业培训，在使用红外线成像器材时就不可避免要出现：保养不当、充电电池报废、昂贵的红外线镜头被划损等等现象，既造成了经济损失，也影响了测温工作的正常开展。对策：（1）建立完善的红外成像检测制度，对红外检测工作的准备、风险预控、规范、安全注意事项等进行详细的规定。同时根据各站所管辖的一、二次设备详细列表并建立测温表单，以表单的形式使测温制度和规范落到实处；（2）加强红外热成像仪使用技术的培训，考虑到运行人员工作的特殊性，可以首先由相关厂家的技术人员对各个部门的技术专责进行培训并考核，然后由各个部门的专责负责对各个集控站，变电站站长进行培训，最后由各个集控站，变电站站长在现场向各自站运行人员进行现场培训，由各个部门专责不定期到各站检查培训效果并加以考核，同时将培训和考核结果与每个月的绩效工资挂钩。制定针对红外测温的奖罚措施，这样才能从根本上保证运行人员“愿意学，学的会” 2、重测温，轻分析，技术标准不到位目前，能够娴熟掌握红外成像分析软件的运行人员寥寥无几，怕麻烦、图省事，直接把测温照片复制粘贴，往缺陷上报系统上一传了

红外成像技术在军事上的应用

红外成像技术的发展及应用阅读人数：13人页数：7页yangfamingsg 红外成像技术的发展及应用热成像仪是从对红外线敏感的光敏元件上发展而来，但是光敏元件只能判断有没有红外线，无法呈现出图像。在第二次世界大战中交战各国对热成像仪的军事用途表现出了兴趣，对其进行了零星的研究和小规模应用,1943年美国就与RNO合作生产了一款代号M12的机型，其功能和外观已经能看出热成像仪的雏形，这应该算是最找的一款热成像仪，算是热成像仪的鼻祖。 1952年，一款非常重要的材料研-锑化铟被开发出来，这种新的半导体材料促进了红外线热成像仪的进一步发展。不久之后，德州仪器和RNO公司联合开发出了具有实用价值的前视红外线（Forward looking infrared）热成像仪。这一系统采用的是单原件感光，利用机械装置控制镜片转动，将光线反射到感光元件上。随着碲镉汞材料制造工艺的成熟，在军事领域大规模采用热成像仪成为了可能。60年代之后出现了由60或更多的感光元件组成的线性整列，美国的RNO公司将热成像仪的应用拓展至民用领域发展。然而由于最初采用的是非制冷感光元件，制冷部件加上机械扫描机构使得整个系统非常庞大。等到CCD技术成熟之后，焦平面阵列式热成像仪取代了机械扫描式热成像仪。至80年代半导体制冷技术取代了液氮、压缩机制冷之后开始出现了便携、手持的热成像仪。90年代之后,RNO公司又开发 1/7 出了基于非晶硅的非制冷红外焦平面阵列，进一步降低了热成像仪的生产成本。红外线，又称红外辐射，是指波长为0.78~1000微米的电磁波。其中波长为2~1000微米的部分称为热红外线。目标的热图像和目标的可见光图像不同，它不是人眼所能看到的可见光图像，而是表面温度分布图像。红外热成像使人眼不能直接看到表面温度分布，变成可以看到的代表目标表面温度分布的热图像。所有温度在绝对零度(-273)℃以上的物体，都会不停地发出热红外线。红外线(或热辐射)是自然界中存在最为广泛的辐射，它还具有两个重要的特性：(1)物体的热辐射能量的大小，直接和物体表面的温度相关。热辐射的这个特点使人们可以利用它来对物体进行无需接触的温度测量和热状态分析，从而为工业生产，节约能源，保护环境等方面提供了一个重要的检测手段和诊断工具。(2) 大气、烟云等吸收可见光和近红外线，但是对3~5微米和8~14微米的热红外线却是透明的。因此，这两个波段被称为热红外线的“大气窗口” 。利用这两个窗口，使人们在完全无光的夜晚，或是在烟云密布的战场，清晰地观察到前方的情况。由于这个特点，热红外成像技术在军事上提供了先进的夜视装备，并为飞机、舰艇和坦克装上了全天候前视系统。这些系统在现代战争中发挥了非常重要的作用。全球红外热像仪市场发展具有广阔的前景并呈现良好的发展趋势。红外热像仪是一种用来探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、电信号处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像 2/7 的高科技产品。红外热像仪具有很高的军事应用价值和民用价值。在军事上，红外热像仪可应用于军事夜视侦查、武器瞄具、夜视导引、红外搜索和跟踪、卫星遥感等多个领域；在民用方面，红外热像仪可以用于材料缺陷的检测与评价、建筑节能评价、设备状态热诊断、生产过程监控、自动测试、减灾防灾等诸多方面。红外热像仪行业是一个发展前景非常广阔的新兴高科技产业，红外热像仪广泛应用于军民两个领域。在现代战争条件下，红外热像仪已在卫星、导弹、飞机等军事武器上获得了广泛的应用；同时，随着

红外测温仪的工作原理及检定数据处理方法探讨

红外测温仪的工作原理及检定数据处理方法探讨Working Principle of Infra-Red Thermometer and Discussion of the Method Verification Data Processing 张　钦 (成都市计量监督检定测试院,四川成都610021) 摘　要:本文主要介绍红外测温仪的工作原理、特点、阐述如何进行精确测温及详细探讨检定后的数据处理方法。关键词:红外测温仪;发射率;辐射温度;斯忒潘-波尔兹曼定律 1　红外测温仪的工作原理及特点一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。红外辐射能量的大小按波长的分布与它的表面温度有着十分密切的关系。因此,通过对物体自身发出的红外能量的测量,便能准确地测出它的表面温度。红外测温仪能接收多种物体自身发射出的不可见红外辐射能量。红外辐射是电磁频谱的一部分,红外位于可见光和无线电波之间。当仪器测温时,被测物体发射出的红外辐射能量,通过测温仪的光学系统在探测器上转为电信号,并通过红外测温仪的显示部分显示出被测物体的表面温度。红外测温仪特点:非接触式测量,测温范围广,响应速度快,灵敏度高。但由于受被测对象的发射率影响,几乎不可能测到被测对象的真实温度,测量的是表面温度。2　红外测温仪精确测温的重要因素红外测温仪确保测温精度最重要的因素是发射率,到光斑的距离、光斑的位置,视场。 (1)所有的物体都会反射、透过(对于不透明的材料透射率为0)和发射能量,但只有发射的能量能指示物体温度,当红外测温仪测量表面温度时,仪器能接收到所有这三种能量,因此测温仪必须调节为能读出发射的能量,测量误差通常由其他光源反射的红外能量引起的。有些测温仪可以改变发射率,测温时应尽可能地设置成与被测材料相同的发射率值,尽可能使测量示值与被测物的真实温度一致。而大多数仪器的发射率固定予置为0.95,该发射率的温度计对于大多数有机材料、油漆或氧化表面的表面温度进行测量时就要用一种黑胶带或平光黑漆涂于被测表面加以补偿。使黑胶带或黑漆达到与基底材料相同温度时,测量胶带或漆表面的温度,即为真实温度。 (2)距离与光斑之比(D:S),光学分辨率定义为仪器到物体的距离与被测光斑尺寸之比(D:S)。比值越大,仪器的分辨率越好,且被测光斑尺寸也就越小。红外测温仪的光学系统从圆形测量光斑收集能量并聚焦在探测器上。注意:激光瞄准只有用以帮助瞄准在测量点上。 (3)视场,确保目标大于仪器测量时的光斑尺寸,目标越小,就应离它越近,当精度特别重要时,要确保目标至少2倍于光斑尺寸。 3　检定红外测温仪时的注意事项在规程中只说明了怎样瞄准辐射源靶面和怎样读数,为了保证检定时红外温度计的精确测温还应注意以下事项: (1)有些测量仪可以改变发射率,检定时要将发射率置为1。大多数红外测温仪的发射率固定予置为0.95。 (2)为了准确测温,将仪器对准辐射源靶面的靶心,保证安排好距离和光斑尺寸之比、视场。按触发器在仪器的LCD上读出温度数据。 (3)不能透过玻璃进行测温,玻璃有很特殊的反射和透过特性,不允许精确红外测温。但可通过红外窗口测温。 (4)注意环境条件:水蒸汽、灰尘、烟雾、二氧化碳等中间介质。它阻挡仪器的光学系统而影响精确测温。 (5)环境温度,如果测温仪突然暴露在环境温差为20度或更高的情况下,允许仪器在20分钟内调节到新的环境温度。 4　检定时的数据处理在规程中是以标准铂电阻、标准热电偶或标准光学高温计作为参考标准的,用它们测出的实际温度与被检温度点的偏离值来计算红外测温计在被检温度点的示值。即以下计算公式:(见规程JJG415-2001,P6) t′N=(t′1+t′2)/2(1) T′N=t′N-Δt N(2)Δt N=T N-T标(3)式中:t′N—温度计在被检温度点的平均实测温度值,℃; t′1,t′2—温度计在被检温度点的两次实测温度值,℃; Δt N—实际温度偏离被检温度点引起的温度差值,℃; T′N—温度计在被检温度点的示值,℃; T N—参考标准在被检温度点平均实测温度值,℃; T标—参考标准在被检温度点检定证书上给出的温　 46 《计量与测试技术》2008年第35卷第8期