揭秘红外热成像仪器的工作原理

红外热成像技术是一种利用物体辐射出的红外波长信息来获取物体表面温度的技术手段。红外热成像技术较早应用于军事领域，如夜视仪、热成像导弹等，而随着技术的发展，红外热成像技术已经广泛应用于工业无损检测、医学诊断、环境监测、建筑保温等领域。本文将为读者揭秘红外热成像仪器的工作原理。

红外热成像仪器主要由探测器、光学系统、信号处理器及显示器四部分组成。其中探测器是红外热成像技术的核心部件，光学系统则用于收集物体表面的辐射能并将其聚焦在探测器上，信号处理器用于将探测器接收到的辐射信号转化成数字信号并进行处理，最后通过显示器将数字信号转化成图像，以显示物体表面的温度信息。

红外热成像技术的工作原理是基于物体辐射的基本原理，即物体的温度越高，辐射出的红外辐射能就越大。这种辐射波段在0.75μm至1000μm之间，成为红外线辐射。红外热成像技术的优点在于它可以在不接触被测物体的情况下，通过探测装置接收到物体辐射出的红外光线，从而得知物体表面的温度信息。

探测器是红外热成像仪器的核心，其中最常用的探测器是微电子机械系统（MEMS）探测器。MEMS探测器最早在20世纪90年代出现，它与夜视仪、透镜等其他红外探测器相比，体积小、成本低、精度高，因此逐渐成为红外热成像技术的主流。

光学系统将红外光线从被测物体上反射或发射出的光线收集并聚焦在探测器上，同时控制红外光线的进出方向和焦距等参数。光学系统的质量主要取决于它的发射角度和聚焦能力。对于高精度测量任务而言，如需获得更高分辨率的图像，就需要更高质量的光学系统。

信号处理器用于将对于红外辐射能的探测器的输出信号进行前、中、后级的处理并转化成数字信号，以获得对于被测物体表面温度的可视化图像。这个数字信号通常形成一个RGB图像，其中从黑色到红色和白色代表温度的不同范围。

此外，还可以通过添加另一个可见光探测器，将红外图像和可见光图像叠加在一起，这样叠加后的图像更具有可读性。另外，红外热成像仪还可以通过设置温度范围、色阶等参数，提高红外图像的可信度和准确性。

红外热成像技术被广泛应用于很多领域，包括工业制造、建筑保温、航空航天、医疗诊断等等。这种非接触式且高精度的无损检测技术，使得人们可以在很多地方应用并获得更好的检测结果。