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远红外成像仪测温原理及其应用

发布时间:2023-06-08 01:58:44 人气:

你是否想过,为什么在红外夜视设备上,人或物体看起来都是火红色的呢?这是因为我们的身体或物体会辐射红外线,红外成像仪就是通过测量这种辐射来得到温度分布图像的。其中,远红外成像仪则是测量更远红外的光谱,通常用于高温场景的测量。那么,远红外成像仪测温原理是怎样的呢?

1、红外辐射现象

我们可能在日常生活中已经接触过类似的现象。比如,我们在野外露营时,可以看到夜空中闪烁不停的星星。然而,在宇宙中,广义相对论告诉我们,没有绝对的参考系,而所有物体都会辐射电磁波。因此,即使在绝对零度下,物体也会发出极微弱的辐射。但是,这样微弱的辐射我们是无法察觉的。需要借助于仪器的帮助,才能够将这种辐射放大,从而形成可见的图像。

对于物体发射出的红外辐射,它的特点是波长长、波长范围在0.8微米到1000微米之间。其中,远红外的波长范围是在8-14um之间,因此相对于中红外和近红外辐射来说,穿透力更强,可以穿透一定厚度的衣物等遮挡物。远红外成像仪正是利用了这种穿透力,将人体或物体表面的温度在远红外光线和探测器之间轻易地转化为电信号,形成图像。

2、探测器原理

探测器是发现物体辐射的主要部件。远红外探测器的原理是利用半导体吸收远红外辐射并产生电子-空穴对,在热电子效应或光电效应下,产生电荷分离,并通过电性信号输出给计算机进行处理,从而得出对应的温度分布图像。

值得注意的是,制造高质量的远红外探测器是困难且昂贵的,涵盖了红外发射天文望远镜、高分辨率卫星、无人驾驶汽车等大量行业应用。

3、成像仪构造

远红外成像仪主要包括光学系统、放大器、数字转换器、显示系统等部分。其中,光学系统和探测器一起完成对红外辐射的感测和信号处理。光学系统是将红外辐射采集到探测器的一种机械结构,也是实现远红外成像的重要元件。

远红外成像仪还综合采用了计算机图形处理技术,将探测器的输出图像,经过放大、色彩映射等处理,得到形象的温度分布图,能直观地表现出测试物体的温度和表面细节,也能为工况评估和质量指标提供技术支持。

4、应用领域

远红外成像仪被广泛应用于航天、电力、冶金、石油、化工、通讯、电子、交通、安防等领域的工业、医疗、科研等方面,这些领域是远红外技术工业化跨越步数的代表性领域。

在电力行业中,远红外成像仪被广泛用于检测电力设备(例如开关、电缆),以及发现电器故障。检查设备的时间比更换设备的时间要少,而且检测器可以检测出故障之前的早期热量增加。

在医学领域中,远红外成像仪可以用于低体温治疗,并确定人体测点的温度差异,还可以用于中耳温度的实时监测,用于肿瘤筛查等。

5、未来展望

随着技术的不断革新和趋于成熟,远红外成像仪的应用领域应会不断拓展。在设计和制造方面,比如可穿戴设备、智能手机等,未来将开始使用更多的远红外传感器,使消费、医疗等领域能够在更广泛的范围内应用。AI算法也将会进一步改进图像处理和分析技术,从而提高远红外成像仪的精度和效率。

远红外成像仪测温原理

总结:通过红外辐射现象,光电探测器原理,成像仪构造,应用领域以及未来展望几个方面,初步了解了远红外成像仪的测温原理,以及广泛应用领域。相信随着技术的不断发展,远红外成像仪未来还有更多新的应用领域。

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