紅外熱成像原理

　　這里，還要介紹一下像素數。通常我們看到國內外的紅外生產(chǎn)廠(chǎng)家在其產(chǎn)品技術(shù)參數上標明：320×240、160×120、120×120甚至是382×288、640×480，這一般是指探測器聚焦平面陣列數，可以理解為：?jiǎn)卧綔y器的數量，那當然是越多越好了。

　　這里要補充一點(diǎn)：現在國外有些廠(chǎng)家因受某些技術(shù)或條約的約束，還不能向中國出口高分辨率及高像素的紅外熱像儀或探測器，但出于資本的本能又希望進(jìn)入中國市場(chǎng)，于是，采取了插值算法以提高顯示像素數，同時(shí)又不違反所謂的條約。與此應注意“幀頻”指標，即掃描速度?，F在市面上出現了一些幀頻為9HZ的進(jìn)口紅外熱像儀，在某些行業(yè)的紅外熱像儀應用上，我國是有限制規定的。

　　順便插一段：所謂的 “短波”紅外和“長(cháng)波”紅外通常就是指探測波譜范圍為3～5μm和8～14μm的紅外熱像儀。兩者各有千秋。比如說(shuō)：探測波譜范圍為3～5μm短波紅外熱像儀通常為制冷型紅外熱像儀，材料一般為：碲鎘汞、銻化銦、鉑化硅等，多用于軍事及測高溫領(lǐng)域。分辨率一般較高。但由于制冷元件的成本高，導致價(jià)格貴。也正是制冷元件的故障率較高及制冷效果的衰退，導致其在工業(yè)領(lǐng)域使用范圍的日見(jiàn)萎縮。而且，這些制冷儀器從開(kāi)機到能夠使用，通常要等10分鐘左右——制冷器正常工作后，這在現場(chǎng)工作中是很不方便的。更不用談制冷型紅外熱像儀相對比較重了；非制冷紅外熱像儀的材料一般為：氧化釩、硅摻雜（或多晶硅），多為8～14μm的紅外熱像儀。開(kāi)機即用，成本較低，輕便小巧，維護方便，其探測器的穩定性及分辨能力相對較差（由于科技的發(fā)展，其分辨率也越來(lái)越高了）。被廣泛應用于電力、化工、消防等領(lǐng)域。

　　這里，還有一個(gè)有趣的故事：當初非制冷紅外熱像儀剛出現在市場(chǎng)時(shí)，為了和早期制冷型紅外熱像儀競爭，有些人士曾屢屢提到陽(yáng)光干擾問(wèn)題。有一種說(shuō)法是：短波紅外熱像儀（3～5μm）易受陽(yáng)光干擾，而長(cháng)波紅外熱像儀（8～14μm）不受陽(yáng)光干擾；因此，長(cháng)波紅外可以在白天工作，而短波紅外熱像儀不行。的確，陽(yáng)光是有干擾，但是，陽(yáng)光照射物體表面發(fā)生發(fā)射或衍射時(shí)，其光譜范圍跨越了3～5μm的同時(shí)也跨越了8μm的范圍，也就是說(shuō)：陽(yáng)光對兩者皆有干擾，輕重不同而已。誰(shuí)也不敢說(shuō)：拿長(cháng)波紅外熱像儀白天檢測就能避免因陽(yáng)光干擾而產(chǎn)生的誤判斷！否則，我國相關(guān)檢測規程中也不會(huì )建議：在使用紅外熱像儀進(jìn)行檢測時(shí)，盡量在“日出之前、日落之后”或陰天。其實(shí)，這種干擾還包含另外兩個(gè)因素：第一，陽(yáng)光照射會(huì )使被檢測設備本身升溫，該溫升與設備故障部位的溫升有可能疊加，造成漏檢或誤判斷；第二，陽(yáng)光照射對使用液晶屏作為顯像器的紅外來(lái)說(shuō)，對人的肉眼是有很大的干擾的。 紅外熱像儀除了能顯示物體表面的熱狀態(tài)分布圖之外，還有一個(gè)特點(diǎn)：非接觸測溫。這

個(gè)功能，在當年的“非典”中應用是非常廣泛的。但是，筆者認為：紅外在“非典”中的應用，對普及紅外熱像儀相關(guān)知識有一定的作用；可在某些地方的應用方式上卻是有待商榷的。我們知道：人體是個(gè)恒溫體，傳統測溫所采取的部位是：腋窩、口腔、直腸。其中，直腸的溫度最高也最接近人體內部溫度。體表呢？——要知道紅外熱像儀只能測量表面的熱輻射（體表的不同位置溫度也不一定相同，但多在26度到31度左右），而人又分男女、老少，每個(gè)人在體表熱輻射上都有差異，同時(shí)，同一個(gè)人在24小時(shí)內的體表溫度也是有差異的。你怎么能排除人受環(huán)境的影響？（比如說(shuō)人多而空間小、有空調、剛喝過(guò)熱水吃過(guò)飯、剛運動(dòng)過(guò)、心情緊張等等）由于人有這些特性，即使你用相對溫差法或熱譜圖法也無(wú)法準確判斷。

　　紅外熱像儀能測溫實(shí)際上是通過(guò)黑體恒溫（可調）爐對紅外熱像儀先定標它的溫度曲線(xiàn)，定標的點(diǎn)越多，測溫相對越準。也就是說(shuō)：沒(méi)有哪一家（無(wú)論是國外的還是國內的紅外廠(chǎng)家），也無(wú)論你是高檔的紅外熱像儀還是低端紅外熱像儀，都不可能無(wú)限止地標定無(wú)數個(gè)點(diǎn)，那樣是不現實(shí)也不經(jīng)濟的——這一點(diǎn)對于人工成本高的國外產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，也是個(gè)不好的消息。即：誰(shuí)的測溫都不可能準確。這種標定是和每個(gè)探測器本身的特性相關(guān)，所以，每臺紅外熱像儀，只要你測溫，這道工序是不可避免的。最麻煩的是：紅外探測器在工作或放置一段時(shí)間后，其材料的老化也是不可避免的——不管你是氧化礬還是硅摻雜（或多晶硅）或者別的什么材料，材料的特性發(fā)生改變，測溫曲線(xiàn)就得重新標定，否則測溫就不可能準確！雖然說(shuō)非制冷焦平面號稱(chēng)免維護機型，可以工作5萬(wàn)或8萬(wàn)小時(shí)，但這與測溫準確性無(wú)關(guān)，是指成像而已。何況，空氣中的水分，CO，CO2、灰塵對，紅外線(xiàn)的衰減作用，誰(shuí)也無(wú)法去量化——它是流動(dòng)的、非線(xiàn)性的且各區域在不同時(shí)間內是變化的。于是，關(guān)于“環(huán)境參數自動(dòng)校正”“大氣穿透率自動(dòng)校正：”等參數就出現在我們面前了。那估計是各個(gè)廠(chǎng)家自己的經(jīng)驗參數吧！

　　相關(guān)人士在談及該問(wèn)題時(shí)，開(kāi)玩笑說(shuō)：“紅外熱像儀測溫是絕對不準的，發(fā)現相對溫差的能力是一流的?！碑斎?，這只是和接觸式測溫相比而言。應該說(shuō)紅外熱像儀測溫雖然有誤差，但還是比較準確的。

　　另外，我們國家有些行業(yè)已制訂的檢測規則中規定：用紅外熱像儀檢測帶電、高溫的設備的方法是：1，熱譜圖法2，相對溫差法。

　　從核心技術(shù)的角度來(lái)說(shuō)，國內工業(yè)紅外熱像儀行業(yè)根本沒(méi)有什么可以自豪的地方。因為非制冷焦平面探測器制造技術(shù)完全國外廠(chǎng)家手中，我們面臨的是長(cháng)期的技術(shù)封鎖。