红外线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。所有温度在***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***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***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***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，***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***份子不知其工作地点和存在，进而产生错误判断，导致***行为被发现。在某些重要单位，例如：重要的行政中心、***金库、机要室、档案室、军事要地、***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***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***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。