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紅外熱成像儀
閱讀�9691時間�2010-11-13 10:18:42

  紅外熱成像儀是一種利用紅外熱成像技�(shù)來對目標物進行紅外探測,然后將溫度分布�(zhuǎn)換成人眼可見的圖�,并以不同顏色顯示出來的儀器裝�,在�(yī)�、治安、消�、考古、交通、農(nóng)�(yè)和地址等許多領(lǐng)域均有重要的�(yīng)��

特點

  非制冷微量熱型焦平面探測�

  測溫范圍寬從-40�2000�(擴展)

  熱靈�0.06�

  傾斜式取景器,屈光度可�(diào)

  通過�(shù)字接口連續(xù)記錄實時�(shù)�(jù)

  采集速率可達60幀/�

  可預(yù)�(shè)時間,溫度觸發(fā)方式,避免錯失重要�(shù)�(jù)的記�

  隨機配置在線操控,�(shù)�(jù)分析與報告軟件功能完�

  �(nèi)置數(shù)碼相�

  可翻�(zhuǎn)式高清晰度彩色液晶顯示屏

  多種功能自動完成,操作簡單

  自動識別鏡頭類型

  �(nèi)置存儲器和閃存卡插槽方便攜帶熱像儀外出使用

  以語�,文本,可見光圖像對紅外熱圖進行注釋

紅外熱成像原�

  �0.78微米長的電磁波位于可見光光譜紅色以外,稱為紅外線。紅外線,又稱紅外輻�,是指波長為0.78~1000微米的電磁波。其中波長為0.78~2.0微米的部分稱為近紅外,波長為2.0~1000微米的部分稱為熱紅外��

  照相機成像得到照�,電視攝像機成像得到電視圖像,都是可見光成像。自然界�,一切物體都可以輻射紅外�,因此利用探測儀測定目標的本身和背景之間的紅外線差并可以得到不同的紅外圖像,熱紅外線形成的圖像稱為熱��

  目標的熱圖像和目標的可見光圖像不�,它不是人眼所能看到的目標可見光圖像,而是目標表面溫度分布圖像,換一句話說,紅外熱成像使人眼不能直接看到目標的表面溫度分�,變成人眼可以看到的代表目標表面溫度分布的熱圖像�

紅外熱成像的特征

  我們周圍的物體只有當它們的溫度高達1000℃以上時,才能夠�(fā)出可見光。相比之�,我們周圍所有溫度在零度�-273℃)以上的物體,都會不停地發(fā)出熱紅外�。例�,我們可以計算出,一個正常的人所�(fā)出的熱紅外線能量,大約為100�。所�,熱紅外線(或稱熱輻射)是自然界中存在最為廣泛的輻射。熱輻射除存在的普遍性之�,還有另外兩個重要的特��

  1.大�、煙云等吸收可見光和近紅外線,但是對3~5微米�8~14微米的熱紅外線卻是透明�。因�,這兩個波段被稱為熱紅外線的“大氣窗口� 。利用這兩個窗�,可以使人們在完全無光的夜�,或是在煙云密布的戰(zhàn)場,清晰地觀察到前方的情�。正是由于這個特點,熱紅外成像技�(shù)軍事上提供了先進的夜視裝備并為飛機、艦艇和坦克裝上了全天候前視系�(tǒng)。這些系統(tǒng)在海灣戰(zhàn)爭中�(fā)揮了非常重要的作��

  2.物體的熱輻射能量的大小,直接和物體表面的溫度相�(guān)。熱輻射的這個特點使人們可以利用它來對物體進行無接觸溫度測量和熱狀�(tài)分析,從而為工業(yè)生產(chǎn),節(jié)約能�,保護環(huán)境等等方面提供了一個重要的檢測手段和診斷工具�

�(fā)展歷�

  美國德克薩斯儀器公司(TI)在1964年首次研制成功代的熱紅外成像裝置,叫紅外前視系統(tǒng)(FLIR),這類裝置利用光學(xué)元件運動機械,對目標的熱輻射進行圖像分解掃描,然后應(yīng)用光電探測器進行�--電轉(zhuǎn)�,形成視頻圖像信�,并在熒屏上顯示,紅外前視系�(tǒng)至今仍是軍用飛機、艦船和坦克上的重要裝置�

  六十年代中期瑞典AGA公司和瑞典國家電力局,在紅外前視裝置的基�(chǔ)�,開�(fā)了具有溫度測量功能的熱紅外成像裝置。這種第二代紅外成像裝�,通常稱為熱像儀�

  七十年代法國湯姆蓀公司研制�,不需致冷的紅外熱電視�(chǎn)�� 九十年代出現(xiàn)致冷型和非致冷型的焦平面紅外熱成像產(chǎn)�,這是一種一代的紅外電視�(chǎn)�,可以進行大規(guī)模的工業(yè)化生�(chǎn),把紅外熱成像的�(yīng)用提高到一個新的階��

  七十年代中國有關(guān)單位已經(jīng)開始對紅外熱成像技�(shù)進行研究,到八十年代�,中國在長波紅外元件的研制和生產(chǎn)技�(shù)上有了一定進展。到了八十年代末和九十年代初,中國已�(jīng)研制成功了實時紅外成像樣機,其靈敏度、溫度分辨率都達到很高的水平�

  進入九十年代,中國在紅外成像�(shè)備上使用低噪音寬頻帶前置放大�,微型致冷器等關(guān)鍵技�(shù)方面有了�(fā)�,并且從實驗走向�(yīng)�,主要用途用于部隊,例如便攜式野�(zhàn)熱像儀,反坦克飛彈、防空雷達以及坦�、軍艦火炮等�

  代熱像儀主要由帶有掃描裝置的光學(xué)儀器和電子放大線路、顯示器等部件組�,已�(jīng)成功裝備部隊,并在夜間的地面觀�、空中偵�、水面保險等作出重要的貢獻�

  第二代熱成像儀主要采用焦平面陣列技�(shù),集成數(shù)萬個乃至數(shù)十萬個信號放大器,將芯片置于光學(xué)系統(tǒng)的焦平面上,取得目標的全景圖�,無需�--機掃描系�(tǒng),大大提高了靈敏度和熱分辨率,可以進一步提高目標的探測距離和識別能�。第三代熱成像儀也正在研�(fā)��

  中國在紅外熱成像技�(shù)方面,已�(jīng)投入了大量人力物力,形成了相當規(guī)模的研發(fā)力量,但是總的來�,與世界先進水平差距很�,與西方相比,約�10年以��

�(yīng)�

  1� 鋼鐵工業(yè)中的�(yīng)用熱像儀可用于從冶煉到軋鋼的各個環(huán)節(jié)� 具體�(yīng)用實例列舉如下:

  � 大型高爐料面的測�

 ?�?熱風(fēng)爐的破損診斷和檢�

 ?�?高爐殘鐵口位置的確定

 ?�?鋼錠溫度的測�

 ?�?連鑄板坯溫度的測�

  � 鋼鐵模溫度的測量

 ?�?出爐板坯溫度的測定與控制

 ?�?熱軋輥表面溫度的測定

  2� 在石化工�(yè)中的�(yīng)�

  石油化工生產(chǎn)中的許多重要�(shè)備是在高溫高壓狀況下工作�� 潛伏著一些易�� 易爆危險,要求對生產(chǎn)過程進行嚴格的在線監(jiān)�� 及時消除隱患� 使用熱像儀能檢測產(chǎn)品傳送和管道、耐火及絕熱材料� 各種反應(yīng)爐的腐蝕� 破裂� 減薄� 堵塞以及泄漏等有�(guān)信息� 可快速而準確地得到�(shè)備和材料表面二維溫度分布� 煉油廠用熱像儀檢測催化裂化裝置� 反應(yīng)堆尾氣設(shè)備和熔爐� 安全閥與凝氣閥的泄漏� 地下管道的漏失等� 能早期迅速準確地找出熱漏�� 對爐�、燃氣和排塵管道� 反應(yīng)堆槽以及�(zhuǎn)移線路中耐火材料的損�� 裂縫和磨損等情況進行檢查,對防止事故�(fā)生和減少能耗十分有��

  3� 在電力工�(yè)中的�(yīng)�

  在電力系�(tǒng)中, 電氣事故大都不是一下子�(fā)生的� 其間有一個變化過�� 由于電氣元部件逐漸出現(xiàn)松動� 破裂� 銹蝕等造成接觸電阻增加� 致使電氣元部件溫度升高, 出現(xiàn)熱異?,F(xiàn)象。采用熱像儀直接觀察和測量就可�(fā)�(xiàn)這些�?,F(xiàn)�� 掌握潛存故障的位置和嚴重程度� 根據(jù)需�� 安排維修� 消除隱患� 所以熱像儀是發(fā)電廠� 輸變電網(wǎng)以及用電工廠的一種有效檢測儀�。熱像儀在電力系�(tǒng)中的主要檢測目標是發(fā)電機組裝�� 輸電線路接頭� 絕緣部件� 變電所�(shè)�、變壓器繞組及油冷系�(tǒng)� 高壓線路的保險絲電路� 閘刀開關(guān)� 斷路開關(guān)� �(zhuǎn)換開�(guān)和終端裝�、電路分配調(diào)度中�� 控制臺及照明配電盤等�

  4� 在醫(yī)�(xué)上的�(yīng)�

  人體是一個天然紅外輻射源� 人體皮膚的紅外輻射波段為 3-50mm� 當人體患病時� 人體的熱平衡受到破壞� 因此測定人體溫度的變化是臨床�(yī)�(xué)診斷疾病的一項重要指標� 熱像儀可以顯示和記錄人體的溫度分布� 將病變時的人體熱像和正常生理狀�(tài)下的人體熱像進行比較,便可從熱像是否有異變化來判斷病理狀�(tài)。醫(yī)用熱像儀技�(shù)用于臨床診斷已有幾十年的歷史� �(xiàn)已可用于多種疾病的診�� �(yī)用熱像儀已成為診斷淺表腫�� 血管疾病和皮膚病癥等的有效工具� 在醫(yī)療學(xué)科研究中� 熱像儀在醫(yī)�(xué)中的�(yīng)用已成為一個專門的研究課��

  5� 熱成像技�(shù)在其它工�(nóng)�(yè)�(lǐng)域中的應(yīng)用前面介紹了熱成像技�(shù)在工�(yè)和醫(yī)�(xué)兩大�(lǐng)域的�(yīng)�� 工業(yè)熱像儀和醫(yī)用熱像儀已成為現(xiàn)代科�(xué)技�(shù)中必不可少的新型檢測儀器并在各行各�(yè)中發(fā)揮越來越大的作用� 當然� 熱像儀并非只有這兩方面的應(yīng)用� 以下列舉幾個應(yīng)用實例說明熱像儀在其它方面的�(yīng)用情��

  �1� 對建筑物的檢�

 ?�?� �(jiān)測森林火�(zāi)

  �3� 糧食火災(zāi)的探�

 ?�?� 蒸氣閥的檢查

 ?�?� 制冷�(shè)備中的應(yīng)�

  �6� �(jiān)視液化氣體泄�

 ?�?� 極地動物的識�

  �8� 對輪胎的檢測

  6、在公安� 消防工作中的�(yīng)�

 ?�?� 夜間以及惡劣氣候條件下目標的監(jiān)控在夜晚� 由于眾所周知的原�� 可見光器材已�(jīng)不能正常工作� 觀測距離大幅縮�� 如果采用人工照明的手段, 則極易暴露目�� 若采用微光夜視設(shè)備, 它同樣也工作在可見光波段,依然需要外界光照明� 在城市中工作尚可� 但在野外工作�� 則觀測距離大幅縮�� 紅外熱像儀是被動接受目標自身的紅外熱輻�� 與氣候條件無�(guān)� 因此無論白天黑夜均可以正常工�� 同時可以避免暴露自身。在雨� �� 霧等惡劣的氣候條件下� 由于可見光的波長短, 克服障礙的能力差� 因而觀測效果較�� 甚至不能工作� 但紅外線的波長較�� 特別是工作在8�14um 的熱像儀� 克服�、雪� 霧的能力較高� 因此仍可以在較遠的距離上正常觀測目�。所以在夜間以及惡劣氣候條�� 采用紅外熱成像監(jiān)控設(shè)備可以對各種目標� 如人�� 車輛等進行�*地監(jiān)��

 ?�?� 偽裝及隱蔽目標的識別普通的偽裝仍然是以防可見光觀測為主� 一般犯罪分子作案是也是通常隱蔽在草叢及樹林�,這時如果采用可見光的觀察方式, 則由于視覺錯�� 從而容易產(chǎn)生錯誤判斷� 紅外熱成像裝置是被動接受目標自身的熱輻射� 人體和車輛的溫度及紅外輻射一般都遠大于草木的溫度及紅外輻�� 因此不易偽裝� 也不容易�(chǎn)生錯誤判�� 另外� 一般人員也不了解避開紅外監(jiān)視的方法� 因此紅外熱成像裝置在識別偽裝及隱蔽目標這方面的效果明顯�

 ?�?� 夜間以及惡劣氣候條件下的治安巡邏在高速公�� 鐵路夜間安全保衛(wèi)巡邏� 夜晚城市交通管制等�(lǐng)域中� 紅外熱成像裝置也有這不可替代的作用� 由于熱成像系�(tǒng)在觀�� 識別目標方面有著眾多的優(yōu)�� 因此車載或直升飛機機載監(jiān)控系�(tǒng)已經(jīng)在許多發(fā)達國家得到了廣泛的應(yīng)��

  �4� 重點部門� 建筑� 倉庫的保�� 防火�(jiān)控由于紅外熱成像�(shè)備是反映物體溫度而成像的�(shè)�� 因此除了夜間可以作為�(xiàn)場監(jiān)控使用外� 還可以作為有效防火報警設(shè)�� 并且由于該種�(shè)備是一種成像設(shè)備, 因此工作�*� 可以大幅減少虛警��

 ?�?� 消防滅火�(xiàn)場指揮與人員拯救在火�(zāi)�(xiàn)�� 在濃煙密布的建筑物內(nèi)� 僅通過肉眼� 已經(jīng)不能清晰地觀察情況, 不能準確迅速地�(fā)�(xiàn)遇險人員� 若應(yīng)用紅外熱成像裝置則可以透過濃煙� 清晰地看清火場的各種情況。另�� 消防隊員還可以應(yīng)用這種�(shè)備, 觀察到室內(nèi)屋頂氣流的流動速度� 避免由家俱受熱揮�(fā)出的可燃氣體聚集�(chǎn)生的閃燃(flash burn 或譯為燃爆) � 以避免自身傷��

 ?�?� 電氣火災(zāi)的預(yù)防電氣火�(zāi)的發(fā)生通常都伴有設(shè)備故障局部過熱的火災(zāi)前兆� 因此�(yīng)用紅外熱成像�(shè)備可以有效地�(fā)�(xiàn)事故�(fā)生的苗頭�

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