红外热像发展史

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安全可靠的热像仪冷却器经过改进,取代了沿用已久的用于冷却热像仪的压缩气或液化气。
此外,人们还开发并大量生产了成本较低、基于管道的热电光导摄像管(PEV)热成像系统。
虽然不能进行辐射测量,但PEV热成像系统轻巧灵便、携带方便,而且无需冷却便可操作。
20世纪八十年代后期,一种称为焦平面阵列(FPA)的新设备从军事应用领域转移至商业市场。焦平面阵列(FPA)是百度文库种图像传感设备,由位于镜头焦平面处的红外传感探测器的阵列(通常为矩形)组成。
热像仪是一种无需与设备直接接触便可检测出红外波长频谱中的热图案的设备。早期型号的热像仪称为“光导探测器”。从1916年至1918年,美国发明家Theodore Case利用光导探测器做实验,通过与光子(而不是热能)直接交互作用产生信号,最终发明了速度更快、更灵敏的光导探测器。20世纪四十年代和五十年代期间,为了满足日益增长的军事应用领域的需求,热成像技术不断演变,取得了长足的发展。德国科学家发现,通过冷却光导探测器可以提高整体性能。
此外,用于图像处理的计算机软件的应用也有了显著的发展。例如FOTRICAnalyzIR专业分析软件,AnalyzIR软件具有简洁明了的自由多窗口图像线温分析,使数据检审、分析与报告生成,专业可靠。实时全幅射红外热像视频流,自动录制,触发设定独具特色,能够完全满足研发用户苛刻的使用需求开发。
目前,热像仪经历了手持、在线的两个重要阶段,在2014年进入第三代手机热像仪时代。随着物联网与云计算的逐步普及,第四代热像仪将采用云架构,实现云热像的数据传输转变。
红外热像发展史
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。
“红外线”一词源于“infrared”,是超出红色之外的意思,表示该波长在电磁辐射频谱中所处的位置。“thermography”一词是采用同根词生成的,意思是“温度图像”。热成像的起源归功于德国天文学家Sir William Herschel,他在1800年使用太阳光做了一些实验。Herschel让太阳光穿过一个棱镜并在各种颜色处放置温度计,利用灵敏的水银温度计测量每种颜色的温度,结果发现了红外辐射。Herschel发现,当越过红色光线进入他称为“暗红热”区域时,温度便会升高。
这大大改进了原始的扫描式探测器,从而提高了图像质量和空间分辨率。现代热像仪上的典型阵列的像素范围为:16 × 16至640 × 480。比如说Fotric222手机热像仪的红外分辨率为80×80像素,最小成像距离为标准镜头0.1m,空间分辨率(IFOV)则为6.1mrad或11mrad。Fotric228的红外分辨率达到最大640×480像素,最小成像距离也是0.1m,空间分辨率则提高到0.78mrad。
1880年,美国天文学家Samuel Langley使用辐射热检测仪探测到304米(1000英尺)以外的牛的体热。辐射热检测仪测量的不是电压差异,而是与温度变化有关的电阻变化。Sir William Herschel的儿子Sir John Herschel于1840年使用名为“蒸发成像仪”的设备制作出第一幅红外图像。热图像是薄油膜的蒸发量差异形成的,可以借助油膜上反射出的光线进行查看。
二十年后,德国物理学家Thomas Seebeck发现了温差电效应。在该发现的基础上,意大利物理学家Leopoldo Nobili于1829年发明了热量倍增器(即早期版本的热电偶)。这种简单的接触式设备的工作原理是两个异种金属之间的电压差会随着温度的变化而变化。过了不久,Nobili的合作伙伴Macedonio Melloni把热量倍增器改进为热电堆(以串联方式安装热量倍增器)并将热辐射集于热电堆上,这样,他可以检测到9.1米(33英尺)远处的人类体热。
直到20世纪六十年代,热成像技术才被用于非军事应用领域。虽然早期的热成像系统很笨重、数据采集速度缓慢而且分辨率不佳,但它们还是被用于工业应用领域,例如检查大型输配电系统。
20世纪七十年代,军事应用领域的持续发展造就了第一个便携式系统。该系统可用于建筑诊断和材料无损测试等应用领域。20世纪七十年代的热成像系统结实耐用而且非常可靠,但与现代热像仪相比,它们的图像质量不佳。到20世纪八十年代初期,热成像技术已广泛应用于医疗、主流行业以及建筑检查领域。经过校准后,热成像系统可以制作完全的辐射图像,这样便可测量该图像中任意位置的辐射温度。辐射图像是指包含图像内各点处的温度测量计算值的热图像。
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