Question

热成像仪的成像的原理？

Answer 1

热成像仪
热成像仪（Infrared Thermal Camera）是一种利用红外热成像技术，通过对标的物的红外辐射探测，并加以信号处理、光电转换等手段，将标的物的温度分布的图像转换成可视图像的设备。 热成像仪最开始起源于军用，逐渐转为民用，主要用于研发或工业检测与设备维护中，在防火、夜视以及安防中也有广泛应用。

中文名
红外热像仪

外文名
Infrared Thermal Camera

主要指标
测温范围、空间分辨率、测温精度

操作方式
手持式、便携式、在线型

接收辐射方式
主动接收、被动接收

概述
红外热像仪是一种利用红外热成像技术，通过对标的物的红外辐射探测，并加以信号处理、光电转换等手段，将标的物的温度分布的图像转换成可视图像的设备。红外热像仪将实际探测到的热量进行精确的量化，以面的形式实时成像标的物的整体，因此能够准确识别正在发热的疑似故障区域。操作人员通过屏幕上显示的图像色彩和热点追踪显示功能来初步判断发热情况和故障部位，同时严格分析，从而在确认问题上体现了高效率、高准确率。

早先用于军事领域的红外热像仪，最近这些年不断向民用、工业用领域进行扩展。欧美一些发达国家自上世纪70年代开始，先后开始探索红外热像仪在各个领域的使用。经过几十年的持续发展，红外热像仪从一个笨重的机器已经发展成一个轻便、便携的用于现场测试的设备。

结构组成
红外热像仪通常由光机组件、调焦/变倍组件、内部非均匀性校正组件（以下简称内校正组件）、成像电路组件和红外探测器/制冷机组件组成。光机组件主要由红外物镜和结构件组成，红外物镜主要实现景物热辐射的汇聚成像，结构件主要用于支承和保护相关组部件；调焦/变倍组件主要由伺服机构和伺服控制电路组成，实现红外物镜的调焦、视场切换等功能；内校正组件由内校正机构和内校正控制电路组成，用于实现红外热像仪的内（非均匀）性校正功能；成像电路组件通常由探测器接口板、主处理板、制冷机驱动板和电源板等组成，协同实现上电控制、信号采集、信号传输、信号转换和接口通讯等功能。红外探测器/制冷机组件主要将经红外物镜传输汇聚的红外辐射转换为电信号。

应用
(1)对于发电机、电动机的不平衡负载，轴承温度过高，碳刷、滑环和集流环发热，绕组短路或开路，冷却管路堵塞，过载过热等问题进行监测。

(2)可以对电气设备进行维修检查。而对于安全防盗，屋顶查漏，环保检查，节能检测，无损探伤，森林防火，医疗检查，质量控制等也比较有帮助。

(3)可以监控像火山爆发、山体滑坡等突发的自然环境变化。

(4)对于变压器的套管过热，过载，接头松动，冷却管堵塞不畅，接触不良，三相负载不平衡等进行监测。

(5)对于电气装置的接触不良，过载，接头松动或，过热，不平衡负荷等隐患进行监测。

红外热像仪的应用范围愈来愈广泛，在科研领域、医疗领域、电子等行业都将发挥出举足轻重的作用。

工作原理
通俗地讲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。通过查看热图像，可以观察到被测目标的整体温度分布状况，研究目标的发热情况，从而进行下一步工作的判断。 现代热像仪的工作原理是使用光电设备来检测和测量辐射，并在辐射与表面温度之间建立相互联系。所有高于绝对零度（-273℃）的物体都会发出红外辐射。热像仪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。

热像优势
1.由于红外热成像技术是一种对目标的被动式的非接触的检测与识别，因而隐蔽性好，不容易被发现，从而使红外热成像仪的操作者更安全、更有效。

2.红外热成像技术的探测能力强，作用距离远。利用红外热成像技术，可在敌方防卫武器射程之外实施观察，其作用距离远。手持式及装于轻武器上的热成像仪可让使用者看清800m以上的人体;且瞄准射击的作用距离为2~3km;在舰艇上观察水面可达10km,在15km高的直升机上可发现地面单兵的活动，在20km高的侦察机上可发现地面的人群和行驶的车辆，并可分析海水温度的变化而探测到水下潜艇等。

3.红外热成像技术能真正做到24h全天候监控。红外辐射是自然界中存在最为广泛的辐射，而大气、烟云等可吸收可见光和近红外线，但是对3~5μm和8~14μm的红外线却是透明的，这两个波段被称为红外线的“大气窗口”。因此，利用这两个窗口，可以在完全无光的夜晚，或是在雨、雪等烟云密布的恶劣环境，能够清晰地观察到所需监控的目标。正是由于这个特点，红外热成像技术能真正做到24小时全天候监控。

4.红外热成像技术能直观地显示物体表面的温度场，不受强光影响，可在有如树木、草丛等遮挡物的情况下进行监控。红外测温仪只能显示物体表面某一小区域或某一点的温度值，而红外热成像仪则可以同时测量物体表面各点温度的高低，直观地显示物体表面的温度场，并以图像形式显示出来。由于红外热成像仪是探测目标物体的红外热辐射能量的大小，从而不像微光像增强仪那样处于强光环境中时会出现光晕或关闭，因此不受强光影响。

技术指标
1.热灵敏度/NETD

热像仪能分辨细小温差的能力，它一定程度上影响成像的细腻程度。灵敏度越高，成像效果越好，越能分辨故障点的具体位置。

2.红外分辨率

红外分辨率指的是热像仪的探测器像素，与可见光类似，像素越高画面越清晰越细腻，像素越高同时获取的温度数据越多。

3.视场角/FOV

探测器上成像的水平角度和垂直角度。角度越大看到的越广，如广角镜。角度越小看到的越小，如长焦镜。所以根据不同的场合选择合适的镜头也是相当重要的。

4.空间分辨率/IFOV

IFOV是指能在单个像素上所能成像的角度，因为角度太小所以用毫弧度mrad表示。IFOV受到探测器和镜头的影响可以发现镜头不变，像素越高，IFOV越小。反之像素不变，视场角越小，IFOV越小。同时，IFOV越小，成像效果越清晰。

5.测温范围

设备可以测量的最低温度到最高温度的范围，范围内可具有多个温度量程，需要手动设置。如FOTRIC 226测温范围是-20℃~650℃，温度量程分为-20 ℃~150 ℃ 、 0 ℃~350 ℃和200 ℃~650 ℃。尽可能选择能符合要求的小量程进行测试，如果测试60℃的目标，选择-20~150℃的量程会比选择0~350℃的量程，热像图更加清晰。

6.全辐射热像视频流

保存每帧每个像素点温度数据的视频流，全辐射视频可以进行后期温度变化分析，也可以对每一帧图片进行任意温度分析。

Answer 2

1.什么是红外线？

在自然界中，凡是温度大于绝对零度dao(-273℃)的物体都能辐射红外线，它和可见光、紫外线、X射线、伽玛线、宇宙线和无线电波一起，构成了一个完整连续的电磁波谱。其波长在0.78μm至1000μm之间，是比红光波长长的非可见光。

红外线

2. 红外热像仪工作原理

红外热像仪是将红外热辐射转换成相应的电信号，然后经过放大和视频处理，形成可供肉眼观察的视频图像。通俗来讲，就是将不可见的红外辐射变为可见的热像图，并且能反映出目标表面的温度分布状态。

红外热成像工作原理

3. 红外热像图Tips：

1）热像图反映的是物体表面的红外辐射分布状况，它取决于物体的发射率与温度的空间分布。

2）不同厂家的红外热像仪预设有不同的调色板，对图像颜色处理的效果也各不相同。

3）下图采用的是经典的铁红调色板，黄色代表高温区域，紫色代表低温区域。

高德智感C系列拍摄的红外热图

Answer 3

热成像仪是利用温度成像，即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，从而获得红外线热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲，热成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。热成像仪具有不受可见光影响、可24小时清晰成像、非接触测温、穿烟透雾等优势。

热成像仪具有十分广泛的应用空间，可以应用在生活的方方面面，如疫情防控人体测温、工业测温（电力检测、建筑检测、危化品检测、家庭水电暖检测等）、自动驾驶、户外观察等。相信不远的未来，热成像技术可以得到更充分地普及和推广应用。

Answer 4

一．热像仪的发展　　热像仪在最早是因为军事目的而得以开发，近年来迅速向民用工业领域扩展。自二十世纪70年代，欧美一些发达国家先后开始使用热像仪在各个领域进行探索。　　热像仪也经过几十年的发展，已经发展成非常轻便的现场测试设备。由于测试往往产生的温度场差异不大和现场环境复杂等因素，好的热像仪必须具备160*120像素、分辨率小于0.1℃、空间分辨率小、具备红外图像和可见光图像合成功能等。　　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。

Soul奇遇记，相似的灵魂总会汇聚
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二．热像仪的品牌作为世界最先进的高科技产品，热像仪的知名品牌主要集中在美国。近年来，我国在热像仪领域也取得了巨大进步，但是在技术上相对美国还有一定差距，相信国内品牌再经过几年的发展，一定能够和美国品牌抗衡。热像仪的品牌非常多，客户在选择时，有点无从下手，在选择热像仪时，建议选择大品牌的热像仪。 2012年4月，美国知名的Thermalinfrared imager TIMES,发布了2011年全球热像仪品牌排名，美国RNO连续5年荣登销量榜首，其PC160G热像仪更是以40%的市场份额连续8年荣登单品销量冠军。在选择时，可以根据这个排名，进行参考选择。同时选择适合自己的型号。1. 美国RNO



RNO公司于1940年成立于美国芝加哥，是全球历史最为悠久的热像仪生产企业，在二战中，RNO热像仪曾广泛应用美国军方。经过70年的发展，RNO下设了美国RNO热像仪公司，美俄合资RNO夜视仪公司。RNO是全球最为专业的热像仪公司，其下属的RNO夜视仪，在3,4代高端夜视仪领域拥有极大的知名度。

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。目前RNO 在全球拥有近5000名雇员，其授权分销商及服务分公司遍布全球100多个国家。美国RNO一直是全球热像仪技术的领导者。引领全球热像技术的发展。RNO以生产中高端热像仪为主，2012年，美国RNO以高达50%的市场份额位居全球热像仪首位，其传奇产品PC-160以高达30%的市场份额连续5年位居全球热像仪销售宝座。这款售价不到5000美元的产品，以高达60HZ的帧频，-20-600度两温区选择，以及移动点移动区高温自动捕捉等功能，让其成为最具性价比产品，成为热像仪的一代神话。









2. 美国FLIR



50多年来，FLIR公司一直致力于为科研、工业、执法机关及军工领域提供热像仪和夜视仪设备，堪称商用热像仪领域中无可辩驳的领导者。FLIR 产品系列应用极为广泛，涵盖预防性维护、状态监控，无损测试、研发、医疗科学、温度测量、热测试、执法机关、监视、安保及生产过程控制等各个领域，能够为入门级或专家级用户提供最为全面的支持。

FLIR在低端热像仪产品及具优势，其售价不到2000美金的I3，I5，虽然仅仅是入门级机型，但是深受不发达地区的低端客户青睐。2012年，FLIR凭借其I3的销量，以20%的市场份额，依然维持做其全球销量亚军的称号。

3. 美国FLUKE福禄克电子仪器仪表公司于1948年成立，是丹纳赫（Danaher）集团的全资子公司。福禄克是一个跨国公司，总部设在美国华盛顿州的埃弗里德市，工厂分别设在美国、英国，荷兰和中国，其销售和服务分公司遍布欧洲、北美、南美、亚洲和澳大利亚。目前福禄克公司的授权分销商已遍布世界100多个国家，雇员约2400人。

多年来，福禄克电子仪器仪表公司创造和发展了一个特定的技术市场——为各个工业领域提供用于测试和检测故障的优质电子仪器仪表产品，并把该市场提升到重要地位。每新建的一个工厂、办公区、或设施，都可成为福禄克产品的潜在用户。从工业控制系统的安装调试到过程仪表的校验维护，从实验室精密测量到计算机网络的故障诊断，福禄克的产品帮助各行各业的业务高效运转并不断发展。无论是技术人员、工程师、科研、教学人员还是计算机网络维护人员，都通过使用福禄克的仪器仪表产品扩展了个人能力，并出色地完成了工作。正是他们，给予了福禄克最大的信任和最好的口碑，使得福禄克品牌在便携、坚固、安全、易用、和严谨的质量标准方面得到高度的美誉，成为所涉及的领域中的领导者。作为美国第三大热像仪品牌，FLUKE 在2012年以将近15%的市场份额，位居季军。

4. 德国InfraTec



根据用户的需求，以模块化概念进行设计的ImageIR系列红外成像系统有超过10款不同型号的产品，可帮助用户实现包括光谱测量等应用在内的特殊需求，可广泛应用于科学研究、工业研发、过程控制、非破坏性测试、多谱段红外特征分析等领域。凭借德国品牌的影响力，INFRATEC品牌，在2011年全球热像仪领域，位居第四。

5. 日本NEC



NEC是全球IT、通信网络的领先供应商之一，融合先进的信息技术和网络技术，向政府、企业及个人提供卓越的综合解决方案。作为行业的领先者，NEC不断实现技术创新，在超级计算机、云计算技术、物联网技术、下一代网络技术、充电锂离子电池技术、生物识别技术等多个领域做出了重要贡献并保持着多项世界领先记录。

三． 热像仪的原理　　红外热成像技术是一项前途广阔的高新技术。比0.78微米长的电磁波位于可见光光谱红色以外，称为红外线或称红外辐射，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。自然界中，一切物体都可以辐射红外线，因此利用探测仪测量目标本身与背景间的红外线差可以得到不同的热红外线形成的红外图像。　　目标的热图像和目标的可见光图像不同，它不是人眼所能看到的可见光图像，而是表面温度分布图像。红外热成像使人眼不能直接看到表面温度分布，变成可以看到的代表目标表面温度分布的热图像。所有温度在绝对零度（-273℃）以上的物体，都会不停地发出热红外线。红外线（或热辐射）是自然界中存在最为广泛的辐射，它还具有两个重要的特性：　　（1）物体的热辐射能量的大小，直接和物体表面的温度相关。热辐射的这个特点使人们可以利用它来对物体进行无需接触的温度测量和热状态分析，从而为工业生产，节约能源，保护环境等方面提供了一个重要的检测手段和诊断工具。　　（2）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微米的热红外线却是透明的。因此，这两个波段被称为热红外线的“大气窗口”。利用这两个窗口，使人们在完全无光的夜晚，或是在烟云密布的战场，清晰地观察到前方的情况。由于这个特点，热红外成像技术在军事上提供了先进的夜视装备，并为飞机、舰艇和坦克装上了全天候前视系统。这些系统在现代战争中发挥了非常重要的作用。　　热像仪应用的范围随着人们对其认识的加深而愈来愈广泛：用热像仪可以十分快捷，探测电气设备的不良接触，以及过热的机械部件，以免引起严重短路和火灾。对于所有可以直接看见的设备，红外热成像产品都能够确定所有连接点的热隐患。对于那些由于屏蔽而无法直接看到的部分，则可以根据其热量传导到外面的部件上的情况，来发现其热隐患，这种情况对传统的方法来说，除了解体检查和清洁接头外，是没有其它的办法。断路器、导体、母线及其它部件的运行测试，红外热成像产品是无法取代的。然而红外热成像产品可以很容易地探测到回路过载或三相负载的不平衡。

四．热像仪的优点　　安全——您无需离目标很近，即可测量移动中或位于高处的高温表面。　　高效——快速扫描较大的表面或发现温差，高效发现潜在问题或故障。　　高回报——通过热成像来执行一个预测性维护程序可以显著降低维护和生产成本，提高劳动生产率。

五． 热像仪的选择要点选择红外线热像最为重要的四个指标是：1. 探测器分辨率： 一般建议选择160*1202. 帧频： 一般建议选择30HZ以上的，低于10HZ的尽量不要选择，无法适应大部分环境。3. 测温范围： 建议选择两个测温范围的，比如-20-120，0-600的。4. 测温方式： 尽量选择可自动捕获 移动测温点和测温区域的机型。 固定中心点测温的机型，在使用的时候很难找到最高温度区和温度点，就违法诊断出问题。

六．热像仪的用途在科研领域主要应用包括：汽车研究发展－射出成型、模温控制、刹车盘、引擎活塞、电子电路设计、烤漆；电机、电子业－印制电路板热分布设计、产品可靠性测试、电子零组件温度测试、笔记本电脑散热测试、微小零组件测试；引擎燃烧试验风洞实验；目标物特征分析；复合材料检测；建筑物隔热、受潮检测；热传导研究；动植物生态研究；模具铸造温度测量；金属熔焊研究；地表/海洋热分布研究等。

红外热成像仪已广泛应用于安全防范系统中，并成为安全监控系统中的明星。由于具有隐蔽探测功能，不需要可见光，可以使犯罪份子不知其工作地点和存在，进而产生错误判断，导致犯罪行为被发现。在某些重要单位，例如：重要的行政中心、银行金库、机要室、档案室、军事要地、监狱等，用红外热成像仪24小时监控，并随时对背景资料进行分析，一旦发现变化，可以及时发出警报，并可以通过智能设备的处理，对有关情况进行自动处理，并随时将情况上报，取得进一步的处理意见。1.各种电气装置：可发现接头松动或接触不良，不平衡负荷，过载，过热等隐患。这些隐患可能造成的潜在影响是产生电弧、短路、烧毁、起火。

Answer 5

热成像仪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。
热成像仪一般指热像仪，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。
作用：红外热像科技在军民两方面都有应用，最开始起源于军用，逐渐转为民用。主要用于研发或工业检测与设备维护中，在防火、夜视以及安防中也有广泛应用。