flir红外热像仪基本原理
红外线热成像仪的原理
红外线热成像仪的原理红外线热成像仪是一种非接触式的温度测量仪器，其原理基于物体的红外辐射特性。
红外线热成像仪利用光学系统将物体的红外辐射聚焦到探测器上，然后通过电子系统处理信号，最终在显示器上呈现物体的热图像。
一、红外辐射原理所有物体都会发出红外辐射，这是由于物体内部的微观粒子的振动和运动产生的。
温度越高，物体发出的红外辐射的强度越高。
红外线热成像仪通过测量物体发出的红外辐射强度来推断物体的温度。
二、工作原理红外线热成像仪由光学系统、探测器和电子系统三部分组成。
1.光学系统光学系统的作用是将目标物体的红外辐射聚焦到探测器上。
它通常由透镜或反射镜组成，具有过滤和聚焦的功能。
通过过滤器，光学系统只允许特定波长的红外辐射进入，以减少其他干扰信号的影响。
2.探测器探测器是红外线热成像仪的核心部分，负责接收和测量目标物体的红外辐射。
探测器通常由一系列的热电偶或热电阻组成，能够将红外辐射转换为电信号。
探测器的性能决定了红外线热成像仪的灵敏度和精度。
3.电子系统电子系统负责处理探测器输出的信号，将其转换为可显示的图像。
电子系统通常包括放大器、信号处理器和显示器等组件。
放大器将探测器输出的微弱电信号放大，信号处理器对信号进行进一步处理和修正，最后在显示器上呈现目标物体的热图像。
三、特点及应用红外线热成像仪具有非接触、快速、高精度和高灵敏度等特点，广泛应用于军事、工业、医疗等领域。
在军事领域，红外线热成像仪用于夜视侦查和瞄准目标；在工业领域，红外线热成像仪用于设备故障检测和产品质量检测；在医疗领域，红外线热成像仪用于疾病诊断和治疗监测。
总之，红外线热成像仪是一种基于物体红外辐射特性的温度测量仪器，其工作原理主要包括光学系统、探测器和电子系统三部分。
由于具有非接触、快速、高精度和高灵敏度等特点，红外线热成像仪在军事、工业、医疗等领域得到了广泛应用。
随着技术的不断发展，红外线热成像仪的应用前景将更加广阔。
ftir红外光谱仪原理
傅里叶变换红外光谱仪（FTIR，Fourier Transform Infrared Spectrometer）是一种利用傅里叶变换原理，通过对红外光线在特定波长范围内的吸
收强度进行测量，从而分析物质的分子结构和组成的仪器。
FTIR红外光谱仪的工作原理如下：
1.辐射源：红外光谱仪的辐射源部分会产生宽波长范围的红外光，可
以是黑体辐射源、电石石墨片、高灯泡等，用来激发样品内分子结构
的振动。
2.干涉仪：干涉仪使用迈克尔逊干涉仪（Michelson interferometer），它的核心是一个可分割和反射的光束的分光镜。
红外光通过一个可移
动的镜子和一个固定的镜子，产生两束光路差的光线，然后返回干涉
仪重新合到一起，产生干涉信号。
3.采样：待测样品放置在红外光经过的路线上，当光透过或反射於此时，样品内的分子会对某些特定波长的红外光进行吸收，导致这些波
长的光强度降低。
4.探测器：FTIR红外光谱仪需要一个冷却的广谱探测器（例如：汞
镉锌（MCT），探测范围约为2-14μm）来接收通过或反射自样品的红
外光，并将其转换为电信号。
此时的电信号包含了所有波长处的吸收
强度，称为原始干涉信号（光学干涉图）。
5.傅里叶变换处理：原始干涉信号经过傅里叶变换（Fourier Transform，FT）处理，即通过逆傅里叶变换，将信号从时间域转换到
频率域，得到实际的红外吸收光谱图，纵轴表示吸收强度，横轴表示
红外光的波数。
通过分析光谱图中吸收峰的位置（波数）、峰值和峰形，可以获得有关样品分子结构和成分的信息。
红外热像仪学习总结讲解
红外热像仪学习讲解红外热像仪（Infrared Thermography Camera），简称IRT，是一种能够通过红外辐射对物体进行测温的仪器。
它能够将红外辐射转化为可见光图像，从而实现对物体温度分布的观测和分析。
红外热像仪的应用非常广泛，在建筑、电力、医疗等领域发挥着重要作用。
本文将对红外热像仪的原理、应用以及使用方法进行讲解，并根据个人学习经验相关注意事项。
红外热像仪原理红外热像仪利用物体产生的红外辐射来测量物体的表面温度，从而形成热图像。
其核心原理是基于物体的热辐射特性，在物体的温度不同区域，会产生不同的红外辐射强度。
红外热像仪通过感应物体发出的红外辐射，并将其转换成可见光图像，通过颜色的变化直观地反映物体的温度分布。
红外热像仪使用了红外焦平面阵列（Infrared Focal Plane Array）作为传感器，在接收红外辐射的同时，能够实现对不同波长红外辐射的感应，并将其转化为电信号进行处理。
最终，将处理后的信号转换成可见光图像，供用户观察和分析。
红外热像仪的应用1. 建筑领域在建筑领域，红外热像仪被广泛应用于建筑热工学的研究和冷热损失的检测。
通过对建筑表面温度的测量，可以快速发现隐蔽的热漏点和热桥等问题，从而提高建筑的能源利用效率。
2. 电力行业在电力行业，红外热像仪可以用于电力设备的检测和维护。
通过对电力设备的红外热图像进行分析，可以及时发现设备的过热、短路等问题，从而预防事故的发生，提高电力设备的运行安全性。
3. 医疗领域在医疗领域，红外热像仪可用于体温控制、疾病筛查和诊断等方面。
通过对人体表面温度的测量，可以快速筛查出潜在的感染疾病，并加以进一步诊断和治疗。
4. 工业制造红外热像仪在工业制造中的应用十分广泛。
它可以用于发现设备的异常热点，及时采取措施防止设备损坏或生产事故的发生。
此外，红外热像仪还可以用于产品质量的控制，通过检测产品的热信号，发现可能存在的质量问题，从而提高产品的质量和可靠性。
红外热像仪原理
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实际上这是种特殊的高亮度灯泡，用于机场等处。此灯泡外壳的温度极高。关掉电源， 灯灭了。用手不接触灯泡来感觉，可以感到关灯后灯泡可以热很长一段时间。灯泡关掉了， 但热辐射会持续挺长一段时间。 事实上温度超过绝对零度即 –273ºC 的物体都辐射热。热红外成像是借助于目标的热辐 射以得到其热图的一项技术。热辐射的性质在很大程度上和可见光的性质相同或相似。 热红外成像使我们人类可以看见并理解热像仪所“看到”的。即象一张不同灰度或不同 色彩的照片。它不仅可以帮助我们看热的变化，还是量化这些变化的一项技术。
The electromagnetic spectrum
红外线这个术语历史上源于这样一个事实，即红外光谱始于红色可见光的末尾处。 热红外成像利用了红外光谱波段。短波的终点分界线位于可见光感知的极限，即深红 处。长波段的终点，它在毫米波段融入微波无线电波。 红外线波段一般分为四个子波段，它们分界线的选择有随意性，在各个国家略有不 同。它们包括： 近红外线 中红外线 远红外线 极远红外线 0.75 – 3 µm 3 – 6 µm 6 – 15 µm 15 – 1000 µm
FLIR 产品代理商 北京红谱威视图像技术有限公司
Infrared theory
从 Planck’s law 推导，物体总的辐出能量可以计算出来。此定律适用于黑体，形式如 下： W = T4 W/m2 叫做 Stefan-Bolzmann 常数(5.67 x 10-8 W/m2K4)。一个例子是人类自身，温度为 300 K， 每平方米面积辐射的能量约为 500 W 。人体的有效辐射面积约为 1 m2，因而它大约辐射 ½ kW 的能量——相当可观的热流失。
FLIR红外热像仪原理及应用
FLIR红外热像仪原理及应用FLIR（Forward-Looking InfraRed）红外热像仪是一种检测和显示目标热量分布的仪器。
其原理基于物体发射红外辐射的特性，通过捕捉和处理红外辐射图像，可以获取目标物体的温度信息，从而达到提供可见的热像的目的。
接下来，我会详细介绍FLIR红外热像仪的工作原理以及常见的应用。
红外热像仪通过感应红外辐射和转换为电信号的方式来获取目标物体的温度信息。
其工作原理如下：1.捕捉红外辐射：红外辐射是由物体的热量引起的电磁波辐射，其波长长于可见光，人眼无法感知。
FLIR红外热像仪使用感光元件（如能够感应红外波段的光敏材料）来接收并捕捉红外辐射。
2.转换成电信号：红外辐射被感光元件捕获后，会产生电信号。
这些电信号会被转换成能够被数字处理系统分析和显示的形式。
3. 创建热像：FLIR红外热像仪内部的数字处理系统将电信号转换成热像。
通常，热像以假彩色（false-color）或黑白图像的形式显示。
图像中的不同颜色或灰度对应不同的温度值，从而可观察目标物体的温度分布情况。
1.建筑结构检测：FLIR红外热像仪可以用于检测建筑物中的热桥、漏水、能量损失等问题。
通过观察建筑物表面的温度分布图像，可以发现隐蔽在墙壁、地板和屋顶等结构中的问题，提供及时的修复措施。
2.电力设备维护：电力设备过热是电力系统故障和事故的重要先兆。
FLIR红外热像仪可以用于定期监测电力设备的温度，及时发现潜在的故障迹象，避免设备过热引发的事故，并优化设备的维护计划。
3.消防救援：FLIR红外热像仪是消防员工具中的重要装备之一、在火灾现场，通过红外热像仪可以快速探测到火焰及其热辐射的分布，提供给消防员有关火势的即时信息，有助于救援行动的决策。
4.安防监控：FLIR红外热像仪可以用于建立安全监控系统，通过监测目标物体的热量变化来识别潜在的威胁。
例如，在夜间或恶劣天气条件下，红外热像仪可以侦测到人体发出的热辐射，为安防系统提供额外的监控手段。
红外热像仪培训教材-红外热像仪原理
开机与关机
开机
按下电源键，等待仪器自检完毕，即可开始使用。
关机
按下关机键，仪器开始关机程序，等待关机完毕即可。
校准与标定
校准
在每次使用前或使用一定时间后，需要对红外热像仪进行校准，以确保测量结果的准确性。
标定
对红外热像仪进行标定，以消除仪器本身的误差，提高测量精度。
图像采集与处理
图像采集
根据需要选择合适的模式和参数，进行 图像采集。
温度分辨率
总结词
温度分辨率是红外热像仪能够分辨的 最小温差。
详细描述
温度分辨率决定了热像仪对细微温度 变化的敏感程度。分辨率越高，热像 仪能够检测到的温度变化越小，测量 精度也越高。
空间分辨率
总结词
空间分辨率决定了红外热像仪能够分辨的最小目标尺寸。
详细描述
空间分辨率越高，热像仪能够识别和定位的目标越小。这对 于需要精确测量小尺寸目标的场景尤为重要，如检测电子设 备的热故障点等。
要求
具有高透过率和低畸变， 能够将目标辐射的能量高 效地传输到探测器上。
探测器
作用
将汇聚的红外能量转换为 电信号。
类型
主要有热电堆、热电偶、 光子探测器等。
要求
具有高灵敏度、低噪声和 快速响应等特点，能够将 微弱的红外能量转换为可 测量的电信号。
信号处理系统
作用
对探测器输出的电信号进行处理 ，包括放大、滤波、模数转换等 。
VS
图像处理
对采集到的图像进行预处理、分析和处理 ，提取所需的信仪的镜头和外壳，保持仪器的清洁和整 洁。
要点二
存储
将红外热像仪存放在干燥、通风的地方，避免阳光直射和 高温环境。
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红外热像仪工作原理
红外热像仪工作原理
红外热像仪（Infrared thermal imager）是一种可以将物体的红
外辐射能量转化为可见图像的设备。
它通过感知物体发出和传输的红外线辐射，然后将红外辐射转化为热图，进而生成可见的热像。
红外热像仪的工作原理可以概括为以下几个步骤：
1. 接收红外辐射：红外热像仪通过一个红外探测器接收来自物体的红外辐射波段，一般范围在3~14μm之间。
2. 辐射传输：物体发出的红外辐射会经过传输介质（例如空气）传输到红外热像仪的镜头。
3. 透镜聚焦：红外热像仪的镜头会聚焦红外辐射在红外探测器上。
透镜的设计可以使得光束汇聚于探测器上的一个点，以提高检测的精度。
4. 信号转换：红外探测器将接收到的红外辐射转换为电信号。
红外辐射的能量会导致探测器中的导电材料发生温度变化，产生电阻变化，进而转化为电信号。
5. 信号处理：红外热像仪将接收到的电信号进行放大、滤波和数字化处理，以提高信号的质量和可视化效果。
6. 热图生成：通过对接收到的信号进行处理和分析，红外热像仪能够将红外辐射转化为可见的热图。
热图上的不同颜色代表着不同温度的物体，可以直观地显示出物体的热分布情况。
总的来说，红外热像仪工作的基本原理就是利用红外辐射和温度之间的关系，通过专用的探测器接收和转换红外辐射，并将其转化为可见的热图，从而实现对物体的热分布和温度变化的检测和观测。
这种技术在军事、医疗、安防、建筑和工业等领域有着广泛的应用。
红外热像仪工作原理
红外热像仪工作原理
红外热像仪，也叫热成像仪，是一种用来检测物体表面温度的仪器。
它可以检测物体表面温度，并将温度变化转换成图像，以便更加直观的查看物体的温度分布情况。
红外热像仪的工作原理可以概括为：首先，它接收物体反射的红外辐射，然后将接收到的红外辐射转换为电脉冲，最后，将其转换成可视图像，从而显示出物体表面温度的分布情况。
红外热像仪的原理主要是利用黑体原理，即物体在热辐射的作用下，会发射不同的红外辐射。
这些红外辐射的强弱取决于物体的温度，越高的温度发射的辐射越强，越低的温度发射的辐射越弱。
红外热像仪接收到的红外辐射强度与物体的表面温度成正比。
红外热像仪的优点：红外热像仪可以快速、非接触地检测物体表面温度，并将温度变化以图像的形式直观地显示出来，这样可以大大提高检测效率。
它还可以用于检测隐藏在物体表面以下的温度变化，从而进行更为精确的检测。
红外热像仪也可以用于环境监测，可以用来检测地表温度，从而为气候变化研究提供有效信息。
红外热像仪在工业、农业、环境监测等领域都有很广泛的应用，它可以检测物体表面温度，并可以将温度变化转换为图像，这样能更加直观地查看物体的温度分布情况，为工业、农业、环境监测等领域提供更多的便利。
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• 对于不透明物体:
– =0 – e+g=1 – e = 1 - g, i. e, e <=1
发射率
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发射率
物体表面发射热量的能力叫 发射率.
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大气窗口
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红外通过大气的透射率取决于波长 和大气条件.
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红外图像的大气窗口为: 3 - 5 微米 – 中波/MWIR (SWIR)
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黑体 & 实体
• 黑体是反射和透射都为零的物体 .
– 对于黑体: g = 0, = 0, e = 1 – 黑体是完美的辐射体.
• 一个发射率 < 1 的物体通常成为灰体.
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flir红外热像仪基本原 理
1
内容
• 关于红外 • 热传递 • 发射率 • 黑体 & 实体 • 普朗克定律 • 大气窗口 • 热像技术 • 热像技术 vs. 可见光 • 发射 & 反射 • 测量规律
– 对于灰体 : e < 1, e = 常数
• 一个发射率 < 1 的物体，并且随波长变化称之为实体.
– 对于实体: e < 1, e = f(l)
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高温物体的普朗克定律
黑 体 辐 射
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可见光
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波长
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低温物体的普朗克定律
emi ttan ce
黑 体 辐 射
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可见光
反射辐射 W
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被吸收的辐射 W 透射辐射 W
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红外辐射
• 红外辐射是热量通过辐射而传递. • 一个物体的红外辐射 = 100% • 入射辐射 (W) = 吸收 (W) + 反射 (gW) + 透射 (W)
– (W + FLIR Systems 2009. All Rights Reserved.
我们认识可见光图像
我们用眼睛看到的颜色表征 世界.
这个散热器在蓝色背景下且 是灰白的.
颜色在可见光波段是 光线的反射.
散热器是灰白的因为它反射 了白光中的这些组分.
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热像技术 vs. 可见光
可见光
红外光
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热像技术 vs. 可见光
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波长
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维恩定律
• lmax = C/T = 2898/T mmK
– lmax = 能量最大时的波长(mm) – C = 2898 mmK = 常数 – T = 绝对温度（ Kelvin）
物体温度越高, 高温时的辐射 波长就越短
• 对普朗克公式求微分就可以求出维恩定律，从而求得 lmax. • 斯蒂芬-玻尔兹曼定律 是由普朗克公式从0到无穷远积分导
8 - 13 微米 – 长波/ LWIR
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中波红外 3 - 6 µm
• 中波
– 温度越高越灵敏. – 高对比 (温度每变化一度会带来更高水平的信号变动). – 湿度高时更易穿透. – 需要晴朗的天气. 大气吸收最多4.2 - 4.5 mm范围. – 对塑料和玻璃透明. – 太阳辐射更多的MW 而不是 LW.
出的.
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斯蒂芬-玻尔兹曼定律
• W = e s T4
– W = 灰体的辐射功率 W/cm2 – e = 发射率 – s = 斯蒂芬-玻尔兹曼常数(=5.67 x 10-12 W/cm2K4) – T = 灰体温度（ Kelvin）
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传导
热传递
辐射
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热传递
• 热量通常是从高温处传到低温处，从而使得物体间温度升高或者降低. • 通过热辐射传递的能量为:
– 他们之间的绝对温度四次方之差(T4hi - T4lo). – 并依赖于:
• 物体材料, • 物体表面特征, • 表面朝向, • 物体表面几何结构, • 物体温度 • 红外波长.
发射率
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• 发射率:
– 如果表面抛光时会更低.
• 经过粗糙处理的表面发射率高.
– 入射角变小时更低. 热辐射是和表面垂直的.
W
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T
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大气吸收
• 我们认为大气应该是透明的
– 我们能看见可见光 – 大气对于可见光是透明的
• 但是大气对于所有波段并不是透明的.
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红外图像
VOC探测器
16-位数字成像技术，伪彩技术
3
红外的历史
19世纪的天文学家 Sir William Herschel 利用光线，镜子和望远 镜做实验. 明白了光线是由不同颜色的光谱 组成的，且有热效应. 他决定找出哪个波长具有更强的 热效应。
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长波红外 6 - 15 µm
• 长波
– 常温时灵敏度更好. – 给定温度目标的信号水平更好. – 更少的大气吸收. – 对于玻璃和塑料不透明, 测量它们的表面温度很方便. – 阳光下反射更少. – 更高的信噪比. – 穿透烟、雾、尘和扰流. – 对于可将光背景干扰不敏感.
吸收率 () + 反射率 (g) + 透射率 () = 1
+ g + = 1 = 100%
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11
• 物体吸收的红外辐射等于物体发射的红外辐射.
易于吸收的物体就是易于发射的物体.
– 红外吸收 = 红外发射 – 吸收率 = 发射率 = e,
+ g+ = 1
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Sir William Herschel 的实验
光阑
三棱镜
光阑 红外光
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阳光
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可见光谱
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什么是红外?
• 红外光是电磁光谱中介于可见光的红光和微波之间的波段.
伽马射线
可
X射线 紫外 见 红外
无线电
可见光 近红外
0.4
0.75
微米
中红外 3
远红外 超远红外 7.5-15 15 - 1000
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什么是红外?
• 所有超过绝对零度的物体都在红外波段辐射能量. • 红外遵从可见光的基本规律. • 人眼是看不见红外光的. • 可见光和红外光最大的不同是它们的波长不一样.
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红外图例
暗色意味着更冷，亮色意味着更热. 这幅热图高速我们什么信息?
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12,5癈 10 5 0
-3,3癈
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什么是热像技术?
FLIR – ITC 给出的定义 红外热像技术是一门利用非接触式热像设备获取和分析热信息的科学。
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Note : There exist standardized definitions in some countries, and ISO is also working on it.