红外热像仪成像原理
红外热成像仪的介绍及工作原理
1.红外热成像技术红外成像技术作为一门新技术，在电力设备运行状态检测中有着无比的优越性。
红外成像是以设备的热状态分布为依据对设备运行状态良好与否进行诊断，它具有不停运、不接触、远距离、快速、直观地对设备的热状态进行成像。
由于设备的热像图是设备运行状态下热状态及其温度分布的真实描写，而电力设备在运行状态下的热分布正常与否是判断设备状态良好与否的一个重要特征。
因此采用红外成像技术可以通过对设备热像图的分析来诊断设备的状态及其隐患缺陷。
2.什么是红外热像图一般我们人眼能够感受到的可见光波长为：0.38—0.78微米。
通常我们将比0.78微米长的电磁波，称为红外线。
自然界中，一切物体都会辐射红外线，因此利用探测器测定目标本身和背景之间的红外线差，可以得到不同的红外图像，称为热图像。
同一目标的热图像和可见光图像是不同，它不是人眼所能看到的可见光图像，而是目标表面温度分布图像，或者说，红外热图像是人眼不能直接看到目标的表面温度分布，变成人眼可以看到的代表目标表面温度分布的热图像。
3.红外热像仪的原理热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。
红外热像仪的非接触式测温方式，能够在不影响轧辊工作的同时测量其实时温度，并随时采取降温措施。
红外热像仪的原理4.红外热成像的特点自然界所有温度在绝对零度（-273℃）以上的物体，都会发出红外线，红外线（或称热辐射）是自然界中存在最为广泛的辐射。
大气、烟云等吸收可见光和近红外线，但是对3~5微米和8~14微米的红外线却是透明的。
因此，这两个波段被称为红外线的“大气窗口”。
我们利用这两个窗口，可以在完全无光的夜晚，或是在烟云密布的恶劣环境，能够清晰地观察到前方的情况。
5.在线式红外热像仪采用红外热成像技术，探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、信号处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的设备，我们称为红外热像仪。
红外热成像技术的原理和应用
红外热成像技术的原理和应用一、概述随着现代科技的快速发展，越来越多的新型技术得以应用到生产和生活中。
其中，红外热成像技术（infrared thermal imaging technology）是一种重要的热力学检测工具，其可以通过红外线热辐射捕捉物体表面温度分布信息，实现对物体内部温度分布的无损检测和图像显示。
二、原理红外线是电磁波谱中波长大于0.75μm小于1000μm的中红外光线，其在材料中的传播是基于物体热能的辐射传输方式，其中物体表面温度越高，其辐射出来的红外线能量越大。
红外热成像技术利用热红外波段的红外线辐射进行测量，检测物体表面温度变化，然后将检测结果反映到热成像仪中，输出一张反映物体表面温度分布的热成像图。
三、分类根据热成像仪的工作方式和应用领域不同，红外热成像技术可以分为以下几种类型。
1. 主动式红外热成像技术主动式红外热成像技术是通过激励器来产生红外线辐射以供检测的技术。
常见的主动式红外热成像技术有激光探测器、偏置探测器和光纤传感器等。
2. 被动式红外热成像技术被动式红外热成像技术是依靠被检测物体的红外线辐射来进行测量的技术。
常见的被动式红外热成像技术有基于微波红外成像仪、红外线放射成像仪和红外线热像仪等。
3. 红外热成像技术的应用领域红外热成像技术具有大范围、非接触、高精度等优点，因此被广泛应用于以下领域。
（1）工业制造中的检测应用在工业制造中，红外热成像技术可以用于检测工艺中产生的温度变化来了解设备运行是否正常，及时预防它产生异常状况。
比如，利用红外热成像技术对汽车轮胎进行检测，可以检测到轮胎胎面与路面接触部位是否存在磨损、裂缝、脱胎等异常情况。
（2）建筑工程中的应用红外热成像技术可以用于建筑工程中的能耗分析和建筑物检测。
通过测量建筑物表面温度分布，可以判断建筑物的保温效果，有助于建筑物节能和减排。
除此之外，将红外热成像技术应用于建筑缺陷探测，也可以提高建筑物的安全性和可靠性。
红外线热成像仪的原理
红外线热成像仪的原理红外线热成像仪是一种非接触式的温度测量仪器，其原理基于物体的红外辐射特性。
红外线热成像仪利用光学系统将物体的红外辐射聚焦到探测器上，然后通过电子系统处理信号，最终在显示器上呈现物体的热图像。
一、红外辐射原理所有物体都会发出红外辐射，这是由于物体内部的微观粒子的振动和运动产生的。
温度越高，物体发出的红外辐射的强度越高。
红外线热成像仪通过测量物体发出的红外辐射强度来推断物体的温度。
二、工作原理红外线热成像仪由光学系统、探测器和电子系统三部分组成。
1.光学系统光学系统的作用是将目标物体的红外辐射聚焦到探测器上。
它通常由透镜或反射镜组成，具有过滤和聚焦的功能。
通过过滤器，光学系统只允许特定波长的红外辐射进入，以减少其他干扰信号的影响。
2.探测器探测器是红外线热成像仪的核心部分，负责接收和测量目标物体的红外辐射。
探测器通常由一系列的热电偶或热电阻组成，能够将红外辐射转换为电信号。
探测器的性能决定了红外线热成像仪的灵敏度和精度。
3.电子系统电子系统负责处理探测器输出的信号，将其转换为可显示的图像。
电子系统通常包括放大器、信号处理器和显示器等组件。
放大器将探测器输出的微弱电信号放大，信号处理器对信号进行进一步处理和修正，最后在显示器上呈现目标物体的热图像。
三、特点及应用红外线热成像仪具有非接触、快速、高精度和高灵敏度等特点，广泛应用于军事、工业、医疗等领域。
在军事领域，红外线热成像仪用于夜视侦查和瞄准目标；在工业领域，红外线热成像仪用于设备故障检测和产品质量检测；在医疗领域，红外线热成像仪用于疾病诊断和治疗监测。
总之，红外线热成像仪是一种基于物体红外辐射特性的温度测量仪器，其工作原理主要包括光学系统、探测器和电子系统三部分。
由于具有非接触、快速、高精度和高灵敏度等特点，红外线热成像仪在军事、工业、医疗等领域得到了广泛应用。
随着技术的不断发展，红外线热成像仪的应用前景将更加广阔。
红外线热像仪原理和作用
下面是红外线热像仪的几个主要的探测系统组成介绍： 1、红外线热像仪成像系统 热像仪的成像系统是设备当中最重要的一个系统，多用于目标的追踪、监控，可以帮助 我们实现高效的实时追踪，可以应用在国防军事领域，属于高精密检测的设备。该设备的成 像系统对设备的功能要求是图像越清晰越好，发现目标的距离越远越好，这样才可以提高设 备的成像能力。 2、红外线热像仪成像检测系统 红外线热像仪使用的比较广泛的用途就是工业检测，对设备进行预知性检测或研究，提 高设备的使用价值，帮助设备更好的进行生产。通过成像检测系统观察热分布的图像，建立 设备的资料库、方便我们更好的进行实验。设备的监测系统能够对设备的要求是图像尽量清 晰，保持设备测量精度。 3、红外线热像仪的成像监控系统 该设备的监控系统可以用于安装于电气或机械设备内部，帮助监视设备的温度和目标物 体的具体位置，提高了对于关键区域设备的安全监控。
2.变压器：可以发现的隐患有接头松动，套管过热，接触不良（抽头变换器），过载， 三相负载不平衡，冷却管堵塞不畅。其影响为产生电弧、短路、烧毁、起火。
3.电动机、发电机：可以发现的隐患是轴承温度过高，不平衡负载，绕组短路或开路， 碳刷、滑环和集流环发热，过载过热，冷却管路堵塞。其影响为有问题的轴承可以引起铁芯 或绕组线圈的损坏；有毛病的碳刷可以损坏滑环和集流环，进而损坏绕组线圈。还可能引起 驱动目标的损坏。
70 年来，RNO 一直专门致力于热像技术的开发，RNO 热像仪工厂分别设在美国、英国、 日本和中国。RNO 夜视仪则将工厂设立在俄罗斯。
红外热成像仪原理和分类
红外热成像仪分类和原理红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。
通俗地讲红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。
热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。
红外辐射简介红外辐射是指波长在0.75um至lOOOum，介于可见光波段与微波波段之间的电磁辐射。
红外辐射的存在是由天文学家赫胥尔在1800年进行棱镜试验时首次发现。
红外辐射具有以下特点及应用：（1）所有温度在热力学绝对零度以上的物体都自身发射电磁辐射，而一般自然界物体的温度所对应的辐射峰值都在红外波段。
因此，利用红外热像观察物体无需外界光源，相比可见光具有更好的穿透烟雾的能力。
红外热像是对可见光图像的重要补充手段，广泛用于红外制导、红外夜视、安防监控和视觉增强等领域。
（2）根据普朗克定律，物体的红外辐射强度与其热力学温度直接相关。
通过检测物体的红外辐射可以进行非接触测温，具有响应快、距离远、测温范围宽、对被测目标无干扰等优势。
因此，红外测温特别是红外热像测温在预防性检测、制程控制和品质检测等方面具有广泛应用。
（3）热是物体中分子、原子运动的宏观表现，温度是度量其运动剧烈程度的基本物理量之一。
各种物理、化学现象中，往往都伴随热交换及温度变化。
分子化学键的振动、转动能级对应红外辐射波段。
因此，通过检测物体对红外辐射的发射与吸收，可用于分析物质的状态、结构、状态和组分等。
（4）红外辐射具有较强的热效应，因此广泛地用于红外加热等。
综上所述，红外辐射在我们身边无处不在。
而对于红外辐射的检测及利用，更是渗透到现代军事、工业、生活的各个方面。
由于人眼对于红外辐射没有响应，因此对于红外辐射的感知和检测必须利用专门的红外探测器。
红外辐射波段对应的能量在O.leV-l.OeV之间，所有在上述能量范围之内的物理化学效应都可以用于红外检测。
远红外热感成像 原理
远红外热感成像原理
远红外热感成像技术，也称为热红外成像或红外热成像，其工作原理基于自然界中所有温度高于绝对零度（-273.15℃）的物体都会不断向外发射红外辐射这一物理现象。
不同温度的物体发出的红外辐射强度和波长各不相同，其中远红外波段主要涵盖了8-14微米的长波红外区域。
具体原理包括以下几点：
1. 红外辐射与温度关系：
- 物体温度越高，其发出的红外辐射能量越强。
- 根据维恩位移定律，物体辐射出的红外光峰值波长与其绝对温度呈反比关系。
2. 探测转换过程：
- 热像仪利用敏感元件（如焦平面阵列，FPA）来捕捉这些红外辐射，并将其转换为电信号。
- 电信号经过放大、处理后形成数字信号，进而生成代表温度分布的图像。
3. 图像显示：
- 将不同的温度对应不同的颜色等级，在显示器上以伪彩色热图的形式呈现出来，使得肉眼可以直观地看到被测物体表面温度的分布差异，也就是所谓的“热像图”。
4. 应用优势：
- 远红外热成像技术能够实现非接触式、全天候的温度测量
和监控，尤其在黑暗、烟雾等视线受限环境中仍能有效工作，因此广泛应用于军事侦察、工业检测、医疗诊断、建筑节能、消防救援等领域。
红外热成像检测原理解析
红外热成像检测原理解析红外热成像技术是一种非接触式的测温方法，通过探测物体所辐射的红外辐射能量，将其转换成可视化的图像以进行温度分布的观察和分析。
这项技术在医疗、建筑、电力等领域有着广泛的应用。
本文将深入探讨红外热成像检测的原理、应用以及其中的一些关键技术。
一、红外热成像检测原理1. 热辐射和黑体辐射定律红外热成像检测利用物体所发出的红外辐射能量，这种辐射能量与物体的温度呈正比。
热辐射定律和黑体辐射定律是红外热成像检测中的重要理论基础。
热辐射定律指出，物体的辐射功率与物体的温度的四次方成正比。
即，辐射功率P与温度T之间满足以下关系：P = εσT^4其中，ε为物体的辐射率，σ为斯特藩—玻尔兹曼常数。
黑体辐射定律则描述了黑体辐射的能谱分布，黑体是一个理想化的物体，它能够完全吸收入射到它表面的所有辐射。
根据普朗克的量子理论，黑体辐射的能量密度与波长和温度呈关系。
黑体辐射的能谱分布由普朗克辐射定律给出：B(λ,T) = (2hc²/λ^5) * 1/(e^(hc/λkT)-1)其中，B(λ,T)表示波长为λ时温度为T的黑体辐射的辐射能谱强度，h 为普朗克常数，c为光速，k为玻尔兹曼常数。
2. 红外热像仪和传感器红外热像仪是红外热成像检测的核心设备，它能够将物体所发出的红外辐射转化为可见的热像图。
红外热像仪的核心是红外探测器，主要有两种类型：热电偶和半导体。
热电偶探测器是基于热电效应的原理工作的。
当红外辐射照射到热电偶上时，热电偶上的两个不同金属导线产生温差，从而产生微弱的电压信号。
这个信号经过放大和处理后，就能够得到温度信息。
半导体探测器是基于半导体材料对红外辐射的吸收和释放的原理工作的。
当红外辐射照射到半导体材料上时，半导体中的电子被激发产生电信号，根据不同能级之间的跃迁可以得到红外辐射的信息。
3. 红外图像处理和显示红外热成像检测得到的热像图需要进行处理和显示，以便人眼观察和分析。
常见的红外图像处理方法包括图像增强、噪声滤除、温度计算和对象识别等。
红外热像仪成像原理
目标
红外光学系统
红外探测器
显示器
图像信号处理 与显示
探测器读出电路
名词解释
红外热像仪按照工作温度分为制冷型和非制冷性 制冷式热成像仪： 其探测器中集成了一个低温制冷器，这种装置可以给探测器降温度， 这样是为了使热噪声的信号低于成像信号，成像质量更好。 非制冷式热成像仪： 其探测器不需要低温制冷，采用的探测器通常是以微测辐射热计为基 础，主要有多晶硅和氧化钒两种探测器。
红外线原理
2. 红外线波段范围
太阳发出的光波又叫电磁波。可见光是人眼能够感受的电磁波，经三棱镜折 射后，能见到红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光。
γ射线 χ射线 紫外线 可见光 0.38 红外线 0.76μm 1000μm 无线电 1000km
近红外 短波红外中波红外 长波红外 甚长波红外 远红外 0.76μm 1μm 3μm 5μm 14μm 30μm 1000μm
名词解释
视场角（FOV）： 视场角是由镜头系统主平面与光轴交点看景物或看成像面的线长度时 所张的角度，通俗的说，镜头有一个确定的视野，镜头对这个视野的高度 和宽度的张角称为视场角。
名词解释
测温精度： 测温精度是指测温型红外热像仪进行温度测量时，读取的温度数据与 实际温度的差异。此数值越小，代表热像仪的性能的热图像
名词解释
红外探测器： 红外探测器是将不可见的红外辐射转换成可测量的信号的器件，是红 外整机系统的核心关键部件。 探测器尺寸： 探测器尺寸指探测器上单个探测元的大小，一般的规格有25μ m，35μ m 等。探测元越小，则成像的质量越好。
名词解释
红外探测器的分辨率： 分辨率是衡量热像仪探测器优劣的一个重要参数，表示了探测器焦平 面上有多少个单位探测元。目前市场主流分辨率为160×120，384×288 等，此外还有320×240，640×480等。分辨率越高，成像效果也就越清 晰。
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带温度信息的热图像
不带温度信息的热图像
名词解释
红外探测器： 红外探测器是将不可见的红外辐射转换成可测量的信号的器件，是红
外整机系统的核心关键部件。
探测器尺寸： 探测器尺寸指探测器上单个探测元的大小，一般的规格有25μm，35μm 等。探测元越小，则成像的质量越好。
名词解释
红外探测器的分辨率： 分辨率是衡量热像仪探测器优劣的一个重要参数，表示了探测器焦平
名词解释
噪声等效温差（NETD）： 热像仪对测度图案进行观察，当系统的基准电子滤波器输出的信号电
压峰值和噪声电压的均方根之比为1时，黑体目标和黑体背景的温差称为噪 声等效温差。NETD越小，表示成像画面质量越好。
名词解释
鬼影： 其指红外图像中出现的不随目标变化的或明或暗的纹路，它是由于红
外探测器的探测元对红外辐射的响应红外探测器
显示器
图像信号处理 与显示
探测器读出电路
名词解释
红外热像仪按照工作温度分为制冷型和非制冷性
制冷式热成像仪： 其探测器中集成了一个低温制冷器，这种装置可以给探测器降温度，
这样是为了使热噪声的信号低于成像信号，成像质量更好。
非制冷式热成像仪： 其探测器不需要低温制冷，采用的探测器通常是以微测辐射热计为基
通俗的说，红外热成像是将不可见的红外辐射变为可见的热图像。 不同物体甚至同一物体不同部位辐射能力和它们对红外线的反射强弱 不同。利用物体与背景环境的辐射差异以及景物本身各部分辐射的差异， 热图像能够呈现景物各部分的辐射起伏，从而能显示出景物的特征。 热图像其实是目标表面温度分布图像。
如图：热图像可以分辨出物体表面的热辐射差异。
红外线原理
2. 红外线波段范围
太阳发出的光波又叫电磁波。可见光是人眼能够感受的电磁波，经三棱镜折 射后，能见到红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光。
γ射线 χ射线 紫外线 可见光
红外线
0.38 0.76μm
无线电 1000μm
1000km
近红外 短波红外中波红外 长波红外 甚长波红外 远红外
0.76μm 1μm 3μm 5μm 14μm 30μm 1000μm
所张的角度，通俗的说，镜头有一个确定的视野，镜头对这个视野的高度 和宽度的张角称为视场角。
名词解释
测温精度： 测温精度是指测温型红外热像仪进行温度测量时，读取的温度数据与
实际温度的差异。此数值越小，代表热像仪的性能越好。
测温范围： 测温范围是指测温型红外热像仪可以测量到的最高温度和最低温度的
范围。
大气、烟云等吸收红外线也跟红外辐射的波长有关，对于3~5微米和8~14微米 的红外线是透明的。因此，这两个波段被称为红外线的“大气窗口”。利用这两个 窗口，红外热像仪可以正常的环境中进行观测而不换产生红外辐射衰减的情形。
如图： 烟雾中看不清汽车，通过红外 热像仪可以清晰看到。
红外热成像原理
1. 热成像原理
红外线是这些电磁波的一部分，它和可见光、紫外线、X射线、γ射 线和无线电波一起，构成了一个完整连续的电磁波谱。
如上图所示，波长范围是0.76μm到1000μm的电磁辐射，我们称为红 外线辐射。
红外线原理
3. 红外线的“大气窗口”
红外辐射电磁波在空气中传播要受到大气的吸收而使得辐射的能量被衰减，如 果吸收的能量过多，就无法使用热像仪进行观察。
线最终焦距到红外探测器上，进行光电转换处理。 红外光学镜头中使用最多得是折射率为4得锗晶体，它适用于2～25μm
波段。折射率为3得Si常用在1～6μm波段。耐热冲击的导弹整流罩，以采用 热压的MgF2和ZnS最佳。
名词解释
视场角（FOV）： 视场角是由镜头系统主平面与光轴交点看景物或看成像面的线长度时
面上有多少个单位探测元。目前市场主流分辨率为160×120，384×288 等，此外还有320×240，640×480等。分辨率越高，成像效果也就越清 晰。
160×120分辨率红外图
384×288分辨率红外图 640×480分辨率红外图
名词解释
红外光学镜头： 红外光学镜头通常是由一组透镜组成，它们可以将接收到的各种红外
础，主要有多晶硅和氧化钒两种探测器。
制冷型
非制冷型
名词解释
红外热像仪按照功能分为测温型和非测温型
测温型红外热像仪： 测温型红外热像仪，可以直接从热图像上读出物体表面任意点的温度
数值，这种系统可以作为无损检测仪器，但是有效距离比较短。
非测温型红外热像仪，只能观察到物体表面热辐射的差异，这种系统 可以作为观测工具，有效距离比较长。
红外热像仪培训资料 红外热成像原理介绍
全篇目录
1 2 3
红外线原理 红外热成像原理 关键名词解释
红外线原理
1. 红外线定义
在自然界中，只要温度高于绝对零度（-273℃）的物体都能辐射电磁波。红 外线是自然界中的电磁波最为广泛的一种存在形式，它是一种能量，而这种能量 是我们肉眼看不见的。任何物体在常规环境下都会产生的自身的分子和原子无规 则运动，并不停地辐射出热红外能量。
即对细微结构的分辨率。数值越小，分辨率越高 。
最小可分辨温差（MRTD）： 在热成像中，MRTD是综合评价系统温度分辨率和空间分辨力的重要参
数。在确定空间频率下，观察者刚好能分辨（50%概率）出四条带图案时， 目标与背景之间的温差称为该空间频率的最小可分辨温差。MRTD值越小， 红外热像仪性能越好。
名词解释
焦距： 透镜中心到其焦点的距离，通常用f表示。焦距的单位通常用mm(毫米
)来表示，一个镜头的焦距一般都标在镜头的前面，如f=50mm（这就是我 们通常所说的“标准镜头”），28-70mm（我们最常用的镜头）、70210mm（长焦镜头）等。焦距越大，可清晰成像的距离就越远。
名词解释
空间分辨率： 空间分辨率是指图像中可辨认的临界物体空间几何长度的最小极限，
红外热成像原理
2. 红外热成像系统
热成像系统就是通过一系列光学组件和光电处理等技术，接受红外热 辐射，然后转换成人眼可以见的热图像，显示在屏幕上的整体系统。
红外热成像原理
3. 红外热像仪组成
红外热像仪基本工作原理为：红外线透过特殊的光学镜头，被红外探 测器所吸收，探测器将强弱不等的红外信号转化成电信号，再经过放大和 视频处理，形成可供人眼观察的热图像显示到屏幕上。方框图如下：