红外热像仪知识百科

摘要：选仪器*北京熙缜隆博环保科技有限公司，公司销售的福禄克红外热像仪为多种行业测温量身设计，使用简单，测量准确，同时我们还代理其他仪器仪表，有烟气分析仪，露点仪，工业内窥镜，气体检测仪等，产品皆为进口，我们精益求精，让您满意放心!

红外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，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲红外热像仪*是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。

历史渊源

由来：1800年英国物理学家F. W.赫胥尔发现了红外线，红外线是一种电磁波，它在电磁波连续频谱中的位置是处于无线电波与可见光之间的区域。红外线辐射是自然界存在的一种*为广泛的电磁波辐射，它 是基于任何物体在常规环境下都会产生自身的分子和原子无规则的运动，并不停地辐射出热红外能量，分子和原子的运动愈剧烈，辐射的能量愈大，反之，辐射的能 量愈小。温度在*零度以上的物体，都会因自身的分子运动而辐射出红外线。

*的普朗克定律表明温度、波长和能量之间存在一定的关系，红外总能量随温度的增加而迅速增加;峰值波长随温度的增加向短波移动。根据斯蒂芬·玻耳兹曼定律，当温度变化时，红外总能量与*温度的四次方成正比，当温度有较小的变化时，会引起总能量的很大变化。

红外热像仪简介

红 外热像仪*早是因为*事目的而得以开发，近年来迅速向民用工业领域扩展。自二十世纪70年代，欧美一些发达*先后开始使用红外热像仪在各个领域进行探 索。红外热像仪也经过几十年的发展，已经发展成非常轻便的现场测试设备。由于测试往往产生的温度场差异不大和现场环境复杂等因素，好的热像仪必须具备 320*240像素、分辨率小于0.1℃、空间分辨率小、具备红外图像和可见光图像合成功能等。由于红外热成像技术能够进行非接触式的、高分辨率的温度成像，能够生成高质量的图像，可提供测量目标的众多信息，弥补了人类肉眼的不足，因此已经在电力系统、土木工程、汽车、冶金、石化、疗等诸多行业得到广泛应用，未来的发展前景更不可限量。

红外热像仪原理及影响测温的因素

红外热像仪是能够实现热像测温的精密仪器，是红外热像测温的核心设备。它利用实时的扫描热成像技术进行温度分析，图1所示为目前民用市场上应用的主流热像仪，其结构简单、功能强大、测温快。

红外热像测温技术*是通过红外探测器接收被测物体的红外辐射，再由信号处理系统转变为目标的视频热图像的一种技术。它将物体的热分布转变为可视图像，并在监视器上以灰度或伪彩显示出来，从而得到被测物体的温度分布场信息。

由于红外热像仪属于窄带光谱辐射测温系统，使用其进行温度测量时所测得的物体表面温度，不是直接测量得到的，而是以测到的辐射能计算出来的。因此，实际测量时，测量精度受被测表面的发射率和反射率、背景辐射、大气衰减、测量距离、环境温度等因素的影响。

红外热像仪应用范围

一、电力设备检测

输电设备：接头、绝缘子、夹板、跳线、高压线、压接套管、瓷瓶引线……变电系统：互感器、隔离开关、空气断线器、油 断路器、少油量断路器、避雷器、电容器、电抗器、变压器、总线、套管、整流器、绝缘子、线夹、阻波器……配电系统：配电盘、开关箱、变压器、断电器、接触 器、保险丝、电缆……发 电 厂：发电机碳刷绕组装备、发电机、变压器、油枕、发电机馈电线、电压调节器、发电机马达控制中心电盘、UPS……

二、建筑楼宇检测

建设系统：检查外墙空鼓、剥落、屋面渗漏、管道、热桥、建筑节能研究、竣工验收等; 公路桥梁：可用于快速扫描公路裂纹、桥梁开裂、渗漏检查、沥青摊铺等;

三、冶金系统：用于大型高炉料面测定、热风炉的破损诊断和检修等;高炉、钢材成型

四、加工和热处理：焊接、铸件、模具、炼钢炉、转炉、鱼雷车、炉壁、金属热处里(退火、回火、淬火)、冷/热轧钢板、钢卷线材等温度量测监控……

五、石化系统：可用于保温隔热材料的破损诊断、加热炉管的温度分布测定等;

六 转动机械设备：马达、马达碳刷、轴承、联轴器、泵浦、汽机叶片、齿轮箱、驱动齿轮、驱动皮带、联轴器、射出成型机、柴油机、空压机……机电系统：可用于新产品开发试验研究、大型机电设备温度分布监测等;

七、锅炉反应炉加热炉：炉壁、炉管、烟囱、热交换器、水泥旋窑……

八、产品流程设备：安全阀、气体/产品管路(保温、保冷)、热交换器、冷却塔、桶槽、球槽、储存槽、空气干燥机、烘干机、冷冻器……

九、电子产品：PC板热分析、电子组件热传导测试、壳散热测试、电路设计、环境评估……

十、消防安保系统：可用于消防科研、火灾救人、安保、走私监控等;

十一、自然科学：采光、温室效应、沙尘暴、植物、采矿、地震等;

十二、疗：肿瘤、甲状腺、糖尿病、非典、禽流感、针灸经络等;

十三、*事：导弹制导，红外雷达，炸药性能提升，红外夜视、红外隐身等;

十四、其它：玻璃、塑料、造纸、纺织、包装、排污、电影广告策划、高铁等高速运行设备磨损检测……

各行各业都有红外热像仪的应用领域。

红外热像仪使用注意事项

1、确定测温范围：

　　测温范围是热像仪*重要的一个性能指标。每种型号的热像仪都有自己特定的测温范围。因此，用户的被测温度范围一定要 考虑准确、周全，既不要过窄，也不要过宽。根据黑体辐射定律，在光谱的短波段由温度引起的辐射能量的变化将超过由发射率误差所引起的辐射能量的变化，因 此，用户只需要购买在自己测量温度内的红外热像仪。

2、确定目标尺寸：

　　红外热像仪根据原理可分为单色测温仪和双色测温仪(辐射比色测温仪)。对于单色测温仪，在进行测温时，被测目标面积 应充满热像仪视场。建议被测目标尺寸超过视场大小的50%为好。如果目标尺寸小于视场，背景辐射能量*会进入热像仪的视声符支干扰测温读数，造成误差。相 反，如果目标大于热像仪的视场，热像仪*不会受到测量区域外面的背景影响。

3、确定光学分辨率(距离系灵敏):

　　光学分辨率由D与S之比确定，是热像仪到目标之间的距离D与测量光斑直径S之比。如果测温仪由于环境条件限制必须安 装在远离目标之处，而又要测量小的目标，*应选择高光学分辨率的热像仪。光学分辨率越高，即增大D：S比值，热像仪的成本也越高。确定波长范围：目标材料 的发射率和表面特性决定热像仪的光谱响应或波长。对于高反射率合金材料，有低的或变化的发射率。在高温区，测量金属材料的*佳波长是近红外，可选用 0.18-1.0μm波长。其他温区可选用1.6μm、2.2μm和3.9μm波长。由于有些材料在一定波长是透明的，红外能量会穿透这些材料，对这种材 料应选择特殊的波长。如测量玻璃内部温度选用1.0μm、2.2μm和3.9μm(被测玻璃要很厚，否则会透过)波长;测量玻璃内部温度选用5.0μm波 长;测低温区选用8-14μm波长为宜;再如测量聚乙烯塑料薄膜选用3.43μm波长，聚酯类选用4.3μm或7.9μm波长。厚度超过0.4mm选用 8-14μm波长;又如测火焰中的CO2用窄带4.24-4.3μm波长，测火焰中的CO用窄带4.64μm波长，测量火焰中的NO2用4.47μm波 长。

4、确定响应时间：

　　响应时间表示红外热像仪对被测温度变化的反应速度，定义为到达*后读数的95%能量所需要时间，它与光电探测器、信 号处理电路及显示系统的时间常数有关。现在的红外热像仪的反映速度都很快。这要比接触式测温方法快得多。如果目标的运动速度很快或测量快速加热的目标时， 要选用快速响应红外热像仪，否则达不到足够的信号响应，会降低测量精度。然而，并不是所有应用都要求快速响应的红外热像仪。对于静止的或目标热过程存在热 惯性时，红外热像仪的响应时间*可以放宽要求了。因此，红外热像仪响应时间的选择要和被测目标的情况相适应。

红外热像仪应用案例

1982 年4月─6月，英国和阿根廷之间爆发马尔维纳斯群岛战争。4月13日半夜，英*攻击承*据守的*大据点斯坦利港。3000名英*布设的雷区，突然出现在阿 *防线前。英国的所有枪支、火炮都配备了红外夜视仪(便携式红外热像仪，下同)，能够在黑夜中清楚地发现阿*目标。而阿*却缺少夜视仪，不能发现英*，只 有被动挨打的份。在英*火力准确的打击下，阿*支持不住，英*趁机发起冲锋。到黎明时，英*已占领了阿*防线上的几个主要制高点，阿*完全处于英*的火力 控制下。6月14日晚9时，14 000名阿*不得不向英*投降。英**红外夜视器材赢得了一场兵力悬殊的战斗。

1991年海湾战争中，在风沙和硝烟弥漫的战场上，由于美*的先进传感器技术使他们在战争中获得了全面的信息优势 ——红外热像仪，M1A1坦克装备的热成像仪在夜间或烟雾条件下可以识别1500米内的目标，而探测距离远达3000米。伊*T-72M配备的只是第二代 微光夜视仪，*大探测距离800米、甚至更短。这使M1A1坦克普遍做到先敌开火、机载前视红外热像仪可以发现埋在沙子下的伊*坦克。战后很多伊*坦克兵 俘虏回忆，他们只能朝着炮口火焰还击。所以，T-72M与M1A1的在海湾战争的较量，*像是一个瞎子与一个视力正常的人在搏斗，而这个视力正常的人还更 强壮一些，T-72M战绩为0的惨败也*不足奇怪了。由此可以看出红外夜视器材在现代战争中的重要作用。美*在海湾战争中表现出了巨大的信息化优势，美* *终坦克只损失几辆，而且没有成员伤亡，而伊拉克的5000多辆坦克被击毁3000多辆。

高速红外热像仪在爆炸试验中可以探测到爆炸火球表面温度的时空分布，从时间和空间两方面扩大测试范围。速度达到 500帧/秒(500HZ)以上的高速红外热像仪对于爆炸过程的描述更为清晰，通过红外热像仪得出的数据可以优化爆炸过程中燃料抛散过程的动力学特征，从 而选择合理的装置参数，对于提高爆炸波能量输出，进而达到高威力毁伤效应具有重要意义。

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