紅外熱成像儀介紹?

一、紅外熱成像儀的原理

紅外線是一種電磁波,具有與無線電波和可見光一樣的本質。紅外線的發現是人類對自然認識的一次飛躍。利用某種特殊的電子裝置將物體表面的溫度分佈轉換成人眼可見的圖像,並以不同顏色顯示物體表面溫度分佈的技術稱之為紅外熱成像技術,這種電子裝置稱為紅外熱成像儀。

紅外熱成像儀是利用紅外探測器、光學成像物鏡和光機掃描系統(目前先進的焦平面技術則省去了光機掃描系統)接受被測目標的紅外輻射能量分佈圖形反映到紅外探測器的光敏元上,在光學系統和紅外探測器之間,有一個光機掃描機構(焦平面熱像儀無此機構)對被測物體的紅外熱像進行掃描,並聚焦在單元或分光探測器上,由探測器將紅外輻射能轉換成電信號,經放大處理、轉換或標準視頻信號通過電視屏或監測器顯示紅外熱像圖。

  這種熱像圖與物體表面的熱分佈場相對應;實質上是被測目標物體各部分紅外輻射的熱像分佈圖由於信號非常弱,與可見光圖像相比,缺少層次和立體感,因此,在實際動作過程中為更有效地判斷被測目標的紅外熱分佈場,常採用一些輔助措施來增加儀器的實用功能,如圖像亮度、對比度的控制,實標校正,偽色彩描繪等高線和直方進行數學運算、打印等

應用

二、紅外熱成像儀的應用

  熱像儀在軍事和民用方面都有廣泛的應用。隨著熱成像技術的成熟以及各種低成本適於民用的熱像儀的問世,它在國民經濟各部門發揮的作用也越來越大。

在工業生產中,許多設備常用於高溫、高壓和高速運轉狀態,應用紅外熱成像儀對這些設備進行檢測和監控,既能保證設備的安全運轉,又能發現異常情況以便及時排除隱患。同時,利用熱像儀還可以進行工業產品質量控制和管理。

  熱成像的優勢自然界中的一切物體的溫度都高於絕對零度,都會有紅外輻射.這是由於物體內部分子熱運動的結果。其輻射能量正比於自身溫度的四次方成正比,輻射出的波長與其溫度成反比。紅外成像技術就是根據探測到的物體的輻射能的大小。

經系統處理轉變為目標物體的熱圖像,以灰度級或偽彩色顯示出來,即得到被測目標的溫度分佈從而判斷物體所處的狀態。林區背景溫度一般在-40~60攝氏度,而森林可燃物產生的火焰的溫度為600~1200攝氏度,兩者溫度相差較大。

在熱圖像中很容易將可燃物的燃燒情況從地形背景中分離出來。根據熱圖像的溫度分佈,我們不僅可以判斷火的性質還能探測出火的位置、火場面積、從而估計火勢。

此外,紅外熱成像儀在醫療、治安、消防、考古、交通、農業和地質等許多領域均有重要的應用。如建築物漏熱查尋、森林探火、火源尋找、海上救護、礦石斷裂判別、導彈發動機檢查、公安偵察以及各種材料及製品的無損檢查等。

三、紅外熱成像夜視儀

紅外熱成像夜視儀是紅外熱成像儀的一個分支,傳統的紅外熱成像儀更多的為手持型,而非望遠鏡型,主要在傳統工程檢測上使用。在上世紀末,隨著紅外熱成像儀技術的發展,由於紅外熱成像儀技術相對於傳統夜視儀的技術優勢,美國軍方逐漸開始配備紅外熱成成像夜視儀。紅外熱成像夜視儀,另一個名稱為熱成像望遠鏡,其實其在白天依然能很好使用,但是由於主要在夜晚使用才能發揮其效力,所以就叫紅外熱成像夜視儀。紅外熱成像夜視儀在近10年得到常駐的發展,美國知名的軍工企業RNO可以說功不可沒。RNO與美國軍方的合作,另外一方面也推動了紅外熱成像夜視儀在民用方面的發展。RNO的HC系列紅外熱成像夜視儀,可以說在美國軍隊眾口皆碑。知名度非常高。

紅外熱成像夜視儀在生產上對技術要求很高,所以目前在全球能夠生產紅外熱成像夜視儀的廠家很少很少。

四、紅外熱成像夜視儀的主要性能指標分類

1. 分辨率

分辨率是紅外熱成像夜視儀的最為重要的指標,夜視儀影響紅外熱成像夜視儀成本的關鍵之一。一般紅外熱成像夜視儀的分辨率有160x120、336x256和640x480三種。 售價從幾萬到幾十萬元。

2. 內置屏幕的分辨率

我們通過紅外熱成像夜視儀觀測目標,實質上是在觀察其內部的液晶屏。頂級品牌的紅外熱成像夜視儀,其內置屏幕的分辨率和清晰度都非常高,比如RNO的紅外熱成像夜視儀其內置屏幕採用頂級的OLED 800*600的屏幕。這樣讓其又更清晰觀測效果和更好的視野。

3. 雙筒還是單筒

雙筒在使用舒適度上和觀測效果上都明顯遠優於單筒,當然雙筒紅外熱成像夜視儀的價格也會遠高於單筒的紅外熱成像夜視儀。雙筒紅外熱成像夜視儀在生產技術上會遠高於單筒,目前在全球只有兩家公司有這個生產技術,包括RNO和HST這兩個廠家。

4. 放大倍率

由於在技術上的瓶頸,紅外熱成像夜視儀的物理放大倍率,大部分小廠的倍率僅僅都在3倍以內。目前最大能夠生產的倍率為5倍。

5. 外界攝錄裝置

紅外熱成像夜視儀,知名品牌都會提供外界攝錄裝置選項,可以通過本裝置,直接攝錄到SD卡上。並且還可以通過遙控裝置進行遙控拍攝。

五、紅外熱成像夜視儀的主要產品介紹

目前能夠生產紅外熱成像夜視儀的廠家不多,國內有不少廠家試圖在生產,但是產品僅僅在實驗階段。目前在國內能夠見到的主要就是兩個國內品牌RNO和FLIR. 其中FLIR是以生產熱像傳感器為主力,在光學產品上會稍微弱一點,所以FLIR主要生產中低端的單筒紅外熱成像夜視儀,由於其沒有光學產品的生產技術,所以一般生產低倍率,低分辨率的名用產品。 在市面我們能夠見到的更多的頂級紅外熱成像夜視儀,應該是RNO品牌,其產品大多是美國軍轉民的產品,所以性能上非常卓越。RNO的主力產品是雙筒紅外熱成像夜視儀,效果確實非常好,價格也不菲。在國內我們能見到的是RNO的HC系列雙筒紅外熱成像夜視儀,包括HC-336和HC-640. 其中HC-336又分為HC336-3和HC336-5兩個型號,價格大約在10-20萬元人民幣。

在美國市場,FLIR佔據大部分4000美元以下的低端熱像夜視儀產品市場,而RNO佔據大約90%的高端紅外熱成像夜視儀的市場。

下圖就是RNO非常知名的HC系列熱像夜視儀,改系列產品與2002年為美 軍定製,目前美 軍採購量超過10萬臺,前期美國海豹突擊隊人手配備一臺HC640. 2010年,RNO與美 軍共同研發的TC系列超高清紅外熱成像夜視儀的成功,RNO HC系列才得以成功轉為民用,也讓很多愛好者有機會使用這款傳奇的紅外熱成像夜視儀。

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