对红外热成像技术发展的几点看法
2024年红外热成像芯片市场前景分析
2024年红外热成像芯片市场前景分析摘要红外热成像芯片作为一种重要的感应器件，在军事、医疗、工业等领域有广泛的应用。
本文通过对红外热成像芯片市场的调研和分析，对其市场前景进行了深入分析，包括市场规模、市场需求、竞争状况等方面。
通过本文的研究，可以为相关产业从业者和投资者提供参考，帮助他们更好地了解和把握红外热成像芯片市场的发展趋势。
1. 引言红外热成像技术是一种利用物体自身的红外辐射进行热图像捕捉和显示的技术。
红外热成像芯片作为红外热成像技术的核心部件，具有高灵敏度、快速响应、高分辨率等优点。
近年来，随着红外技术和芯片制造技术的不断进步，红外热成像芯片市场呈现出快速增长的趋势。
2. 市场规模据市场调研数据显示，红外热成像芯片市场在过去几年保持了较高的增长率。
预计在未来几年内，红外热成像芯片市场将保持稳定增长，并逐渐扩大市场规模。
根据市场预测，到2025年，全球红外热成像芯片市场规模将达到XX亿美元。
3. 市场需求红外热成像技术在军事、医疗、工业等领域有着广泛的应用需求。
在军事领域，红外热成像技术可以在夜间或恶劣环境下提供高清晰度的监控图像，用于巡逻、侦查等任务。
在医疗领域，红外热成像技术可以用于临床诊断，帮助医生及早发现一些疾病，如乳腺癌和体温异常等。
在工业领域，红外热成像技术可以用于检测设备的故障和异常，提高设备的安全性和可靠性。
4. 竞争状况红外热成像芯片市场存在着激烈的竞争。
目前市场上主要的红外热成像芯片供应商有XX、XX、XX等。
这些厂商在技术研发、产品质量、售后服务等方面具有一定的竞争优势。
同时，新进入市场的厂商也在积极加大对红外热成像芯片的研发和推广力度，市场竞争将更加激烈。
5. 市场趋势红外热成像芯片市场的发展趋势主要包括以下几个方面：•技术进步：随着红外技术和芯片制造技术的不断进步，红外热成像芯片的性能将进一步提升，如分辨率的提高、成像速度的增加等。
这将进一步推动市场需求的增长。
2024年红外成像市场环境分析
2024年红外成像市场环境分析1. 简介红外成像技术是一种通过感应并转换物体发出的红外辐射来实现图像显示的技术。
近年来，随着科技的不断发展和应用领域的不断拓展，红外成像技术在军事、安防、消防等多个领域得到了广泛的应用。
本文将对红外成像市场的环境进行分析。
2. 市场规模红外成像市场呈现出快速增长的趋势。
据统计，2019年全球红外成像市场规模达到了75亿美元，预计到2025年将达到150亿美元。
这一增长主要得益于红外成像技术的不断创新和应用领域的扩大。
3. 市场驱动因素3.1 军事需求军事应用是红外成像技术的主要驱动力之一。
红外成像技术可以在夜间和恶劣气候条件下进行侦察、监视和目标识别，对军事作战具有重要意义。
因此，军事领域对红外成像技术的需求一直保持强劲增长。
3.2 安防应用随着社会安全意识的提高和安防需求的增加，红外成像技术在安防领域得到了广泛应用。
红外摄像机可以监控夜间和低照度环境下的活动，并通过红外辐射来检测和识别潜在的威胁。
安防市场对红外成像技术的需求将持续增长。
3.3 工业应用红外成像技术在工业领域也有广泛的应用。
例如，红外热像仪可以用于检测电气设备的故障、监测管道的渗漏以及进行建筑物的热效应分析等。
这些应用可以帮助企业提高生产效率、降低能源消耗和检测潜在的风险。
4. 市场挑战4.1 价格因素红外成像技术的设备价格相对较高，这使得一些中小企业在采购和应用上面临着困难。
此外，设备的维护和维修成本也较高，限制了一部分用户的购买和使用意愿。
4.2 技术限制红外成像技术在一些特殊环境下的应用存在一定的限制。
例如，在高温环境下，红外成像设备可能无法正常工作。
此外，长距离和精确测量也是红外成像技术目前面临的挑战之一。
5. 市场前景红外成像市场具有广阔的前景。
随着技术不断创新和成本的降低，红外成像技术将在更多领域得到应用。
例如，医疗领域的疾病诊断、汽车领域的自动驾驶、航空航天领域的无人机监测等。
这些应用将进一步推动红外成像市场的发展。
红外热成像无损检测技术现状及发展
红外热成像无损检测技术现状及发展随着红外技术的发展，近年来出现了一种新的无损检测技术——红外热成像无损检测技术（又称红外热波无损检测技术）。
它是一门跨学科的技术，它的研究和应用，对提高航空航天器以及土木工程等多方面的应用具有重要意义。
标签：红外热成像；无损检测技术一、红外热成像检测特点（1）安全性极强。
由于红外检测本身是探测自然界无处不在的红外辐射，所以它的检测过程对人员和设备材料都丝毫不会构成任何危害，而它的检测方式又是不接触被检目标，因而被检目标即使是有害于人类健康的物体，也将由于红外技术的遥控探测而避免了危险。
（2）被动式。
不需要配置辐射源，完全利用目标自身的热辐射来成像。
（3）全天候。
既可以在白天工作，更重要的是能在夜间工作。
（4）全场性。
不同于一般的红外测温方法只能显示物体表面某一区域或某一点的温度值，热像仪则可以同时测量物体表面各点温度的高低，并以图像形式显示出来。
通过分析不同温度区域特征，达到对目标的健康状态的检测和诊断。
（5）较高的温度分辨率。
现代的热像仪最高的温度分辨率可以达到10-3K 级。
因此只要有小的温度差异，就可以被检测出来。
二、红外热成像无损检测技术现状（一）光脉冲热成像技术分为反射式和透射式两种。
它是利用高能脉冲闪光灯对被检物表面进行热激励，瞬间在试件表面形成一层平面热源，并以热波的形式在其中传播。
如果试件内部有缺陷（脱粘、分层等），会使该处热波的传播形式发生改变，从而引起试件表面温场的变化。
同时用热像仪捕捉这个变化的过程，找到缺陷的位置和形状。
此外，热图序列还包含了温场变化的时间信息，通过相应的数据处理算法，可以实现缺陷属性识别、缺陷深度定量测量等。
該方法是最为经典、成熟的方法，其优点是非接触、检测速度快。
但该方法也受试件表面红外发射率、试件几何形状以及加热均匀性的影响。
（二）超声激励红外热成像超声激励红外热成像又叫做振动红外热成像，该方法是利用超声能量作为热激励源，将20～40kHz的超声波耦合进试件。
红外热成像技术的新发展
红外热成像技术的新发展摘要:红外热成像技术是以接收景物自身各部分辐射的红外线来进行探测,探测器技术是红外热成像技术的核心技术。
关建词:红外热成像探测器热像仪1 红外热成像技术的概念红外热成像技术是以接收景物自身各部分辐射的红外线来进行探测,利用景物自身各部分辐射的差异获得图像的细节,其实质是一种波长转换技术,即把红外辐射图像转换为可视图像的技术,同时,由大气透红外性质和目标自身辐射所决定,红外热成像技术通常采用3～5μm和8～14μm两个波段内工作。
2 红外热成像技术概况探测器技术是红外热成像技术的核心技术。
按照工作温度分类,红外探测器分为制冷型和非制冷型。
自第一台热像仪问世至今,制冷型红外热像仪己经发展到第三代。
第一代热像仪采用多元线列或小面阵探测器,光机扫描机构复杂,信号处理简单,图像质量低于黑白电视图像;第二代热像仪采用长线列或与黑白电视分辨率相当的凝视焦平面阵列,读出电路采用大规模集成电路并有一定的信号处理功能;第三代热像仪采用长线列或与高清晰度电视分辨率相当的凝视焦平面阵列,具有多个工作波段,读出电路采用超大规模集成电路并有复杂信号处理功能。
制冷型红外探测器主要有HgCdTe、InSb光量子型探测器和GaAlAs/GaAs量子阱型探测器。
非制冷红外热成像技术起步相对较晚,但发展非常迅速。
目前非制冷红外焦平面阵列的分辨率与二代制冷型热像仪相当。
成熟的非制冷红外探测器主要包括热释电型和微测辐射热计型两种类型。
3 红外成像技术的发展3.1制冷型红外热成像技术发展概况二十世纪五六十年代,美国研制成功需要制冷的PbS红外探测器,并将其用在防空导弹的导引头上。
同时,窄带半导体技术迅速发展,为响应波长的延伸和响应率的提高提供了理论指导,同时也为红外热像仪的发展铺平了道路。
1964年,利用该探测器研制成功世界第一台实时显示的红外热像仪。
七十年代美国完成了热成像系统通用组件计划,英国、法国等也相继研制了通用组件热像仪。
红外热成像仪行业分析
红外热成像仪的应用领域
工业检测
用于检测设备故障、产品质量和生产过程中 的问题。
医疗领域
用于辅助诊断疾病、监测病人生命体征和治 疗效果评估。
消防安全
用于火灾探测、救援和预防，以及人员搜救 。
环保监测
用于检测环境污染、排放物的温度和浓度等 。
红外热成像仪的优缺点
优点
非接触式测温、快速检测、实时监测 、高精度和高可靠性。
行业发展趋势与挑战
总结词
红外热成像仪行业发展趋势包括技术升级、应用领域 拓展和智能化发展，同时面临成本压力和市场竞争的 挑战。
详细描述
随着红外热成像技术的不断升级和应用领域的拓展，红 外热成像仪行业未来将朝着高分辨率、高灵敏度、小型 化、智能化的方向发展。此外，随着物联网、人工智能 等新兴技术的融合应用，红外热成像仪在智能安防、智 能家居等领域的应用前景也将更加广阔。然而，面临成 本压力和市场竞争的挑战，红外热成像仪厂商需要不断 提升技术水平和产品创新能力，以适应市场需求的变化 。
应用于红外图像识别和分类，提高自 动检测和预警的准确性。
多光谱图像融合
将不同波段的红外图像进行融合，提 高目标识别和场景理解的准确性。
温度分辨率和测温精度
高温度分辨率
能够区分更小的温度差异，适用于对温度变化敏感的场景。
高测温精度
减小测温误差，提高温度测量的可靠性。
温度校准和补偿
通过技术手段减小环境因素对测温精度的影响。
缺点
成本较高、对环境条件有一定要求（ 如温度、湿度等）、需要专业操作和 维护。
02
行业概况
全球市场规模与增长趋势
总结词
全球红外热成像仪市场规模持续增长，受益于技术进步和应用领域的拓展。
红外技术的未来发展趋势
红外技术的未来发展趋势
红外技术的未来发展趋势包括以下几个方面：
1. 高分辨率和高灵敏度：随着红外探测器和成像系统的不断改进，红外图像的分辨率将得到显著提高，同时灵敏度也将得到增强。
这将使得红外技术在各个领域中得到更广泛的应用。
2. 多模态集成：红外技术将与其他传感器技术，如光学、雷达等相结合，实现多种方式的信息获取和融合。
这将提升红外技术在目标识别、辐射探测等领域的性能，并扩大其应用范围。
3. 远程无损检测：红外技术在物体表面温度检测和缺陷检测方面具有优势。
未来红外技术将进一步发展，实现更远程的无损检测能力，用于工业、建筑、能源等领域的设备和结构的监测和维护。
4. 红外成像的小型化和集成化：随着红外探测器、光学元件和图像处理技术的不断进步，红外成像设备将变得更加小型化和集成化。
这将使得红外技术在无人机、智能手机、便携式医疗设备等领域得到广泛应用。
5. 应用领域的拓展：红外技术在军事、安防和消防等领域已有广泛应用，未来将有更多新的应用领域开发出来。
例如，在医疗保健领域，红外技术可以用于体温监测、药物递送等方面；在农业领域，红外技术可以用于作物生长监测、水分
控制等方面。
总之，红外技术的未来发展将朝着高分辨率、高灵敏度、多模态集成、远程无损检测、小型化和集成化以及应用领域的拓展方向发展。
这将使得红外技术在各个领域得到更广泛的应用和发展。
2024年热成像系统市场前景分析
2024年热成像系统市场前景分析引言热成像系统是一种能够将红外辐射转换成可见光图像的技术，可以实现对物体表面温度的无接触测量。
随着科技的进步和应用的广泛，热成像系统在许多领域中得到了广泛的应用。
本文将对热成像系统市场的前景进行分析。
市场需求热成像系统在许多领域中具有重要的应用价值。
首先，在安防领域中，热成像系统可以实现对人员和物体的远程监控，具有较高的灵敏度和准确性。
其次，在军事领域，热成像系统可以用于侦察、监视和目标识别，为军事行动提供重要的支持。
此外，在工业领域中，热成像系统可以用于故障检测和预防性维护，帮助企业提高效率和降低成本。
因此，热成像系统市场有着广阔的需求空间。
市场规模根据市场调研报告，热成像系统市场规模正在迅速增长。
预计到2025年，全球热成像系统市场规模将达到100亿美元。
这主要得益于热成像系统的成本逐渐降低，以及应用领域的不断扩大。
特别是在新兴市场，如医疗领域和消费电子领域，对热成像系统的需求将会更加旺盛。
技术发展趋势随着技术的不断进步，热成像系统也在不断发展。
首先，热成像系统的分辨率和灵敏度不断提高，能够更准确地捕捉目标的温度信息。
其次，热成像系统的体积和重量得到了显著减小，便于携带和使用。
此外，热成像系统的成本也在逐渐降低，使其更加普及和应用于各个领域。
市场竞争态势目前，热成像系统市场存在着竞争激烈的局面。
主要的竞争者包括FLIR Systems、松下、Testo等知名厂商。
这些公司不仅在技术上具有优势，还具备强大的研发能力和全球销售网络。
此外，新的市场参与者也不断涌现，加剧了市场的竞争。
因此，企业需要持续创新和提升核心竞争力，以在市场中占据一席之地。
市场挑战与机遇虽然热成像系统市场前景广阔，但仍面临着一些挑战。
首先，市场竞争激烈导致价格竞争加剧，企业利润空间受到挤压。
其次，市场监管和法规的不断加强也对市场发展带来一定影响。
然而，随着技术不断进步和应用领域的扩大，热成像系统市场仍然具有巨大的机遇。
发展红外热成像技术的作用和意义
在现代科技的发展中，红外热成像技术扮演着越来越重要的角色。
它的作用和意义不仅体现在军事、医学和工业领域，还在日常生活中发挥着重要的作用。
本文将以深度和广度的角度，从不同领域探讨红外热成像技术的作用和意义。
一、军事领域红外热成像技术在军事领域有着重要的应用。
通过红外热成像技术，可以在夜间或恶劣天气条件下实现长距离探测目标，识别敌方人员和装备，提高军事作战的效率和精确度。
红外热成像技术还可以用于导弹制导、无人机侦察等领域，提高军事装备的智能化水平，增强国防能力。
二、医学领域在医学领域，红外热成像技术广泛应用于医学影像学中。
它可以帮助医生观察患者体温分布，及时发现体温异常，诊断疾病。
特别是在肿瘤、乳腺癌等疾病的早期筛查和诊断中，红外热成像技术能够提供重要的辅助信息，有助于早期发现和治疗，提高治疗的成功率和患者的生存率。
三、工业领域在工业领域，红外热成像技术被广泛应用于设备监测、故障诊断和预防性维护中。
通过红外热成像技术，可以及时检测设备的异常热量，提前发现设备的故障迹象，避免设备的损坏和停工，降低维修成本，提高生产效率。
红外热成像技术还可以用于建筑物和桥梁的结构健康监测，保障工程的安全和可靠性。
从以上几个领域的应用来看，红外热成像技术的作用和意义是不言而喻的。
它在军事、医学和工业领域发挥着重要的作用，极大地促进了相关领域的发展和进步。
与此在日常生活中，我们也可以看到红外热成像技术的身影。
譬如，家用红外热成像仪可以用于室内外温度的检测，帮助人们更好地了解周围环境的状况，提高生活质量。
红外热成像技术的发展不仅提升了科技水平，也为人类社会带来了便利和安全。
未来，随着科技的不断进步，红外热成像技术的应用领域还将不断拓展，其作用和意义也将变得更加深远。
我们应当进一步加大对红外热成像技术的研究和应用，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
在个人看来，红外热成像技术的发展是科技创新的重要体现，它不仅促进了各个领域的发展，也改善了人们的生活质量。
红外热成像检测技术的应用和展望
红外热成像检测技术的应用和展望摘要：无损检测，是指在不会对材料或元件的有效性或可靠性造成损害的前提下，对其内部的异性结构(缺陷或损伤)进行探测、定位、识别及测量的一种实用性技术。
红外热成像技术是在红外探测器、微电子和计算机技术的基础上发展起来的，属于综合性高新技术，该技术正朝着快速扫描、非致冷、焦平面阵列式接收、计算机图像处理的方向发展，利用便携式笔记本电脑控制的系统正日趋完善。
关键词：无损检测；热成像技术；应用；发展趋势红外热成像无损检测技术(又称红外热波无损检测技术)，是一门跨学科的技术，它的研究和应用，对提高航空航天器，多种军、民用工业设备的安全可靠性具有重要意义。
1.红外热成像检测技术的原理红外热成像无损检测技术的基本原理是利用被检物的不连续性缺陷对热传导性能的影响，使得物体表面温度不一致，即物体表面的局部区域产生温度梯度，导致物体表面红外辐射能力发生差异。
借助红外热像仪探测被检物的辐射分布，通过形成的热像图序列就可推断出内部缺陷情况。
从理论上分析可知，材料或构件因内部缺陷将导致局部力学性能的强度改变，由于材料内部结构的不连续性，这种缺陷将引起材料或构件的热传导不连续，致使材料或构件的温度梯度不同，因而显现出的红外热图像也有所不同。
通过研究被检测材料的内部缺陷及结构力学性能，找出其热传导特性与红外热图像之间的关系和机理，根据显示图像的温度梯度就可以确定缺陷的位置和范围，由温度梯度随时间变化的速率可以确定缺陷的深度。
采用红外热成像技术进行检测的特点是不受材料的几何结构及材质的限制，可以实现非接触、大面积的检测。
2.红外热成像检测技术的分类根据探测方式不同，红外热成像检测技术可划分为透射式和反射式，其中反射式更便于使用；根据引起温差的方式不同，可划分为主动式和被动式。
主动式红外热成像检测技术可以对物体表面进行快速、准确的检测，并具有直观、非接触、单次检测面积大等特点。
根据主动式激励源不同，主要划分脉冲红外热成像检测技术、锁相红外热成像检测技术和超声红外热成像检测技术等。
对红外热成像技术发展的几点看法
对红外热成像技术发展的几点看法
1．热成像技术可以有效地检测出非常微弱的热信号，可以被用于许多应用，例如测量、监测和诊断。
2．热成像技术的发展可以使用户更好地了解物体的温度分布情况，并能够对物体进行智能化分析，从而更好地利用能源。
3．随着技术的进步，热成像技术可以更好地捕捉到暗处的物体，从而有助于安全监测、环境监测等。
4．热成像技术也可以被用于监测建筑物的热损失，从而更好地维护建筑物的能源效率。
5．热成像技术的进一步发展可以应用于生物医学、农业、火灾检测等，从而有助于更好地保护人类的财产和安全。
红外热成像仪行业发展趋势
非制冷红外热成像技术逐渐成熟，其无需制冷剂 ，体积更小，成本更低，更适合于便携式和手持 式设备。
人工智能与机器学习
红外热成像仪将与人工智能和机器学习技术结合 ，实现自动识别、目标跟踪和实时分析等功能。
应用领域的拓展
智能安防
环境监测
随着智能安防需求的增长，红外热成 像仪在监控、预警和安全检查等领域 的应用将进一步扩大。
主要参与者分析
厂商类型
全球红外热成像仪市场的主要参与者 包括专业红外热成像仪制造商、安防 设备制造商、消防设备制造商等。
竞争格局
目前，全球红外热成像仪市场竞争格 局较为分散，市场集中度有待提高。
市场发展驱动力
01
02
03
技术创新
随着红外热成像技术的发 展，红外热成像仪的性能 不断提升，应用领域也不 断拓展。
红外热成像仪能够检测大气温度场和 污染源，对于环保和气象监测具有重 要意义。
医疗健康
红外热成像技术在非接触式体温检测 、皮肤疾病辅助诊断等方面具有优势 ，将促进其在医疗领域的应用。
市场竞争格局的变化
国际品牌与国内品牌的竞争
随着国内红外热成像技术的进步，国内品牌在性价比、定制化服 务和交货期等方面逐渐具备竞争优势。
02
红外热成像仪将集成更多的智能化技术，如人工智能、机器学
习等，实现自动识别、目标跟踪等功能。
多光谱成像技术
03
结合可见光、红外等多种光谱成像，提高对目标特征的识别和
分类能力。
市场增长潜力
工业领域应用
随着工业自动化和智能制造的发展，红外热成像仪在工业检测、 设备维护等领域的需求将进一步增长。
公共安全领域
在安防监控、消防救援等领域，红外热成像仪的应用将更加广泛 ，提高公共安全保障能力。
关于红外成像技术发展
关于红外成像技术发展1 红外成像技术应用发展红外成像技术由于诸多特点在军用和民用领域都取得了广泛的应用，红外图像处理技术在红外成像系统中起着至关重要的作用。
简述国内外红外成像技术部分最新的研究成果和动态，关于红外成像技术发展，讨论红外成像及其图像处理、应用中的一些新技术、发展重点和难点，对以后一段时期内的红外成像新技术发展及其市场前景进行展望。
2 红外成像技术应用背景红外成像具有作用距离远、抗干扰性好、穿透烟尘雾霾能力强、可全天候、全天时工作等优点，在军用和民用领域都得到了极为广泛的应用。
在军事上，包括对军事目标的搜索、观瞄、侦察、探测、识别与跟踪；对远、中、近程军事目标的监视、告警、预警与跟踪；红外成像的精确制导；武器平台的驾驶、导航；探测隐身武器系统，进行光电对抗等。
在民用领域，在工业、遥感、医学、消费电子、测试计量和科学研究等许多方面也得到广泛应用。
目前国外红外成像器件已发展到了智能灵巧型的第四代，在光电材料、生产工艺、成像质量及系统应用等方面都取得了丰硕的成果，但是国内红外相关技术研究与生产起步较晚，并且受工业基础制约，发展远滞后于国外，而市场需求却持续强劲，无论在军用还是民用领域都有巨大的发展空间。
本文简述国内外红外成像技术部分最新的研究成果和动态，针对我国具体状况，提出关于我国红外成像技术发展的若干思考，讨论红外成像及其图像处理、应用中的一些新技术、发展重点和难点，对以后一段时期内的红外成像新技术发展及其市场前景进行展望。
3 红外成像技术现状分析从第一代红外探测器至今已有40余年历史，按照其特点可分为四代：第一代（1970s-80s）主要是以单元、多元器件进行光机串/并扫描成像；第二代（1990s-2000s）是以4×288为代表的扫描型焦平面；第三代是凝视型焦平面；目前正在发展的可称为第四代，以大面阵、高分辨率、多波段、智能灵巧型系统级芯片为主要特点，具有高性能数字信号处理功能，甚至具备单片多波段融合探测与识别能力。
浅析红外热成像技术
浅析红外热成像技术您好，欢迎来到阿里巴巴浅析红外热成像技术(2011/06/09 17：40)人类的发展可分为三个阶段，第一个阶段是人类通过制造工具，扩展体力活动的能力；第二个阶段通过提高判断能力，寻求更清晰和更广泛的理解与判断事物的标准；而人类近年来致力的增强获得输入信息的能力，扩大感觉范围或增添新的感官，使我们的大脑能接受更多的信息，正是人类发展的第三阶段。
在这个阶段中，红外技术的发展已经把人类的感官由五种增加到六种。
在海湾战争中，高科技武器展示了先进技术的广阔平台，成为世界科技发展的风向计，也成为世界各国竞相研究和开发的方向和重点。
这些高科技技术也因此成为新的产业和投资热点，创造了亿万的财富和无法预计的社会效益。
在这些新科技中，以卫星定位(GPS)和红外热成像(TIS)两项技术。
卫星定位系统(又称GPS)已经非常广泛地应用于各行各业，成为从军事到民用都有宽广发展前途的行业，其应用的发展速度，远远超过人们的预想，例如：在在广泛使用的汽车防盗定位系统等。
红外热成像技术，也是一个有非常广阔前途的高科技技术，其大量的应用将会引起许多行业变革性的改变。
一、什么是红外热成像?光线是大家熟悉的。
光线是什么?光线就是可见光，是人眼能够感受的电磁波。
可见光的波长为：0.38-0.78微米。
比0.38微米短的电磁波和比0.78微米长的电磁波，人眼都无法感受。
比0.38微米短的电磁波位于可见光光谱紫色以外，称为紫外线，比0.78微米长的电磁波位于可见光光谱红色以外，称为红外线。
红外线，又称红外辐射，是指波长为0.78~1000微米的电磁波。
其中波长为0.78~2.0微米的部分称为近红外，波长为2.0~1000微米的部分称为热红外线。
照相机成像得到照片，电视摄像机成像得到电视图像，都是可见光成像。
自然界中，一切物体都可以辐射红外线，因此利用探测仪测定目标的本身和背景之间的红外线差并可以得到不同的红外图像，热红外线形成的图像称为热图。
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综述与评论对红外热成像技术发展的几点看法蔡 毅,汤锦亚(昆明物理研究所,云南昆明650223)摘要: 从红外技术的地位和应用、热成像技术的划代问题、热成像整机系统和探测器、材料的关系、军用热像仪现状等方面,提出了对红外热成像技术今后发展的看法。
关键词: 红外技术; 热成像; 红外探测器中图分类号:TN216 文献标识号:A 文章编号:1001 8891(2000)02 0002 051 红外技术的地位和应用红外技术有4大优点:1)环境适应性优于可见光,尤其是在夜间和恶劣天候下的工作能力;2)隐蔽性好,一般都是被动接收目标的信号,比雷达和激光探测安全且保密性强,不易被干扰;3)由于是靠目标和背景之间的温差和发射率差形成的红外辐射特性进行探测,因而识别伪装目标的能力优于可见光;4)与雷达系统相比,红外系统的体积小,重量轻,功耗低,特别适用于!发射后不管∀的精确制导武器。
可以肯定,未来的红外技术仍将朝保持其优点的方向发展。
从国际的大环境看,冷战结束后,美国进行了全球战略的调整,其中美军为未来作战提出的7种作战能力的头两种都与红外技术密切相关,即能将全球监视系统和通信系统以及有关数据的合成与处理集中用于某一战区,形成信息优势,在全天候、昼夜条件下能伪装和突破防线,识别和打击重要的固定和机动目标。
即已将红外技术作为信息战中很重要的一项高技术来发展。
当今,红外技术的发展已经有了革命性的变化,最重要的进步表现在:1)探测器的光谱响应从短波扩展到长波;2)探测器从单元发展到多元、从多元发展到焦平面;3)发展了种类繁多的探测器和系统;4)从单波段探测向多波段探测发展。
5)从室温探测器发展到制冷型探测器,再从制冷型探测器发展到室温探测器。
6)从简单的信息处理技术发展到功能复杂而强大的信息处理技术。
这使红外技术从过去的战术地位发展到今天的战略地位,从过去局部的、少数的应用发展到今天全面的、大规模的应用。
有三大环节制约红外技术探测目标的效果。
不同的目标有不同的光谱特性,目标和探测器之间的环境和距离,探测系统的性能。
在对流层以下,大气对目标红外辐射能量的传输有极大的影响。
由于红外辐射能量与分子振动和转动的能量相当,因此,大气中水汽、二氧化碳等各种气体分子对红外辐射的共振吸收,不仅使红外辐射只能在1~2.5 m 、3~5 m 和8~14 m 三个大气窗口内有效的传输,而且对在这三个窗口中传输的红外辐射也有相当大的衰减。
但在大气层之外,目标发射的所有波长的红外辐射都可以有效传输。
在大气中红外产品典型的探测距离约为10km,作为战术应用,如探测飞机、舰船和车辆等。
在大气层外则探测距离达1000km 以上,作为战略应用,如用于侦察卫星、气象卫星、早期预警卫星等。
现在,发达国家的陆、海、空、天中的各类武器系统中,红外系统已经是不可缺少的、甚至是主要的传感器。
在军事需求的牵引和相关技术发展的推动下,作为高新技术的红外技术在未来军事技术2第22卷 第2期2000年3月 红 外 技 术Infrared T echnologyVol.22 No.2Mar. 2000收稿日期:1999 11 02; 修改日期:2000 01 21中的应用将更加广泛,地位更加重要。
其战略地位表现为:1)红外技术是国家安全依赖的主要探测技术手段使用弹道导弹和远程巡航导弹对重点目标进行突击,是现代高技术局部战争的作战样式。
对其早期预警、跟踪、识别和拦截,直接关系国家战略目标的安全。
在海湾战争和最近北约对南联盟的空袭中,远程巡航导弹和弹道导弹都作为有效突击和反击武器得到大量使用。
侦察卫星、预警卫星、资源遥感卫星、气象卫星等对国家安全和经济利益有战略性影响,而红外探测器在这些卫星上是关键的传感器。
2)红外技术应用更加广泛红外技术在未来军事技术中的战略地位也是由其使用的广泛性和重要性决定的,红外技术装备已大量在西方国家陆、海、空各军兵种得到应用,并成为标准装备。
今后,红外技术的局限性将随技术的发展进一步得到克服,除继续运用于上述领域外,还将运用于迅速发展的光电对抗、光通信、定向能武器等方面。
特别是战斗机和导弹日趋隐身化、高速化,第四代战斗机可超音速巡航,巡航导弹速度也将达到3~5 Ma,高速飞行不可避免的产生气动加热,能使目标表面温度高达300~500#,此时目标的红外特征明显。
相对而言,雷达隐身技术要成熟得多,这样红外探测技术将成为探测隐身目标的重要手段。
在严重电磁干扰的条件下,红外探测技术将成为主要的探测手段。
3)红外技术是未来高技术局部战争使用的主要技术之一未来高技术局部战争必然是在高强度电子对抗条件下进行的,很可能多数的战斗都会在夜间或恶劣的天气情况下进行。
此时,红外系统被动工作的优越性将更加充分的显示出来。
获得战场的单向透明性,实际上就是获得战场信息优势,对夺取战斗的胜利和减小损失具有重大的、甚至是决定性的作用。
4)热成像系统与数据链结合形成信息网络卫星、侦察机、无人机、舰船、车辆等等各种平台上的热成像系统与数据链(无线和有线、无线电和光通信)结合后,形成热图像信息网络,实时将热图像传递到有关单位,可以解决大气层内红外系统的效能受作用距离限制的问题。
2热成像技术的划代问题红外探测器是热成像技术的核心,探测器的技术水平决定了热成像的技术水平。
通过光学机械扫描,用单元红外探测器就能获得目标的热图像,用多元红外探测器可以提高系统的性能。
典型HgCdTe红外探测器有多元线列和SPRI TE二种,使用此类探测器的热像仪统称为第一代热像仪。
在红外技术、材料技术和微电子技术等的推动下,红外探测器迅速向焦平面组件(Focal Plane Assembly∃∃∃FPA)方向发展。
FPA有二大特征:一是探测元数量很大,到103 ~106个探测元,以至于可以直接放在望远镜的焦面上而无需光机扫描机构;二是探测器信号的读出、处理工作由与探测器芯片互连在一起的集成电路完成。
典型的FPA有两类:4N系列和M%N面阵系列。
如长波HgCdTe288%4的扫描型FPA探测器、InSb256%256的凝视FPA探测器。
目前,美、法等国已经批量生产第二代热像仪并开始进行装备。
现在,对热成像技术的分代有不同的说法。
一种通行的说法是:使用HgCdTe线列探测器加光机扫描的为一代,使用HgCdTe480%4或288 %4FPA加光机扫描的为二代,使用凝视FPA 无光机扫描的为三代。
在一代技术上看法是统一的,不同之处主要是在二代以后的技术特征的界定上。
照上述说法,似乎可把长波HgCdTe256%256FPA列为三代,而6000%4FPA应列为二代。
实际上这两个探测器的难度是不可同日而语的,只要比较两个探测器所需的HgCdTe材料尺寸就可见一斑。
假定探测器的光敏元是25%25 m2和百分之百的填充因子,6000%4FPA的长度有150mm,即使交错排列也有75mm之长,由此不难想象研制所需HgCdTe材料的难度,同样情况下256%256FPA所需的材料只有6.4%6.432000年3月蔡毅等:对红外热成像技术发展的几点看法第22卷第2期mm2。
可见用扫描型和凝视型这一特征还不足以作为区分代的标志。
热成像系统的应用日益广泛,不同的用途对系统有不同的要求。
企图用一种探测器和系统满足所有的应用要求是很困难的。
预计今后FPA发展是多元化的,即扫描型和凝视型的FPA并行发展,制冷型和非制冷型的FPA并行发展,HgCdTe、InSb、Pt:Si、量子阱FPA并行发展,等等。
每种技术只要有其不可取代的独特之处,就会有相应生存和发展的空间。
探测器材料、集成电路技术对FP A的影响日益增大。
作者以为:除探测器在性能、探测元数和制造技术上有台阶性的提高外,划代时还应从探测器材料、读出电路、扫描器、电子学和图像制式等方面的特征进行综合比较,为此提出以下看法。
第一代的特征:使用HgCdTe体材料,多元线列或小面阵探测器,复杂的光机扫描机构,中、小规模集成电路构成的电子学,简单的信号处理,热图像的像素最多与黑白电视图像相当。
典型例子:美国以光导HgCdTe60元、120元和180元探测器为核心的通用组件热像仪,英国以SPRITE探测器为核心的通用组件热像仪。
第二代的特征:使用HgCdTe体材料和薄膜材料,长线列或可以达到与黑白电视图像像素相当的凝视FPA,有一定信号处理功能的大规模集成的读出电路,简单的光机扫描机构或无扫描机构,大规模集成电路构成的电子学,复杂的信号处理,热图像的像素与与黑白电视图像相当。
在与一代热像仪大致相同的条件下,作用距离和空间分辨率有明显的提高。
典型例子:采用法国SOFRADI R的长波HgCdTe288%4扫描型FPA的热像仪,美国Raytheon公司采用的InSb512%512凝视FPA的热像仪。
第三代的特征:使用HgCdTe薄膜材料,长线列或可达到与高清晰度电视图像像素相当的凝视FPA,有复杂信号处理功能的超大规模集成的读出电路,简单的光机扫描机构或无扫描机构,大规模或超大规模集成电路构成的电子学,很复杂的信号处理,热图像的画质达到高清晰度电视图像的水平。
在与二代热像仪大致相同的条件下,作用距离和空间分辨率比二代有明显的提高。
典型例子:美国Santa Barbara研究中心InSb1024%1024凝视FPA。
第四代的特征:使用HgCdTe多层薄膜材料,超长线列或可以达到与高清晰度电视图像像素相当的多光谱面阵FPA,亚微米工艺集成的、信号处理功能强大的读出电路,简单的光机扫描机构或无扫描机构,超大规模集成电路构成的电子学,采用很复杂的信号处理和图像融合技术,可以得到多光谱、甚至全光谱的高清晰度的!彩色∀热图像。
在与三代热像仪大致相同的条件下,作用距离、空间分辨率、信息量和数据处理能力比三代有明显的提高。
3热成像整机系统和探测器、材料的关系热成像整机部件包括五大部分:光学系统(某些情况下还有窗口),扫描器,探测器组件,电子学和显示器。
光学系统的作用是将景物发射的红外线汇聚在焦面上,扫描器既要实现光学系统大视场与探测器小视场的匹配,又要按显示制式的要求进行扫描,探测器将红外光变成电信号,电子学将信号进行处理(进行信号的电平提升和校正等),显示器将电信号变为可见光。
当探测器将红外光变成电信号后,完全利用在电视技术中已经发展得很成熟的电子学和显示器,进行信号处理和显示。
在热成像技术中,探测器是核心,也最具有发展活力。
热成像技术代与代的划分就是以探测器技术为标志的,探测器像素的数量,决定了热成像技术的代。
探测器像素数量的变化,决定了扫描器、电子学的变化。
用单元或小面阵探测器时,扫描器必须在X和Y方向进行二维扫描,若线列探测器足够长,则只需要进行一维扫描,若探测器面阵的像素足够多,则不再需要扫描器了。