红外热成像和热成像

利用光电器件记录其发出的热辐射参数来测量表面温度的方法称为红外热成像。您可以猜到，在这种情况下，热量从被检查的表面传递到测量设备，形式为 红外电磁波.

用于红外热成像的现代光电设备可以测量红外辐射的流量，并根据获得的数据计算与测量设备相互作用的表面温度。

当然，人是可以感知红外线辐射的，甚至可以通过皮肤表面的神经末梢感知百分之一度以内的温度变化。然而，具有如此高的灵敏度，人体不适合在不损害健康的情况下通过触摸检测相对较高的温度。充其量，这充满了烧伤。

即使事实证明人类对温度的敏感性与能够在完全黑暗中通过热量检测猎物的动物一样高，但迟早他将需要一种更灵敏的仪器，可以在比自然生理学更广泛的温度范围内工作允许...

毕竟开发了这样的工具。起初这些是机械设备，后来是超灵敏的电子设备。今天，当需要执行热控制以解决任何无数技术问题时，这些设备似乎是常用属性。

«infrared» 一词，或缩写为 «IR»，根据它们在最宽电磁辐射光谱范围内的位置，表示热波在 «红色后面» 的位置。至于“thermography”这个词，它包括“thermo”——温度和“graphic”——图像——温度图像。

红外热成像的起源

这一系列研究的基础是由德国天文学家威廉·赫歇尔 (William Herschel) 奠定的，他在 1800 年对太阳光的光谱进行了研究。通过让阳光透过棱镜，赫歇尔在阳光照射到的不同颜色的区域放置了一个灵敏的水银温度计在棱镜上，被分开了。

在实验过程中，当温度计移到红线以外时，他发现还有一些肉眼看不见，但加热效果明显的辐射。

赫歇尔在他的实验中观察到的辐射位于人类视觉无法感知为任何颜色的电磁波谱区域。这就是“不可见热辐射”的区域，虽然肯定在电磁波的光谱范围内，但在可见的红色波段之下。

后来，德国物理学家 Thomas Seebeck 发现了热电，1829 年，意大利物理学家 Nobili 将根据已知的第一个热电偶创建热电堆，其原理基于以下事实：当两种不同金属之间的温度发生变化时，相应的电位差出现在由这些组成的电路的末端......

Meloni 很快就会发明所谓的一个热电堆（来自串联安装的热电堆），通过以某种方式将红外波聚焦在其上，将能够检测到 9 米距离内的热源。

热电堆——热电偶的串联以获得更大的电力或冷却能力（分别在热电或冷却模式下运行时）。

1880 年，塞缪尔·兰利 (Samuel Langley) 在 300 米外发现了一头发情的母牛。这将使用气压计来完成，气压计测量与温度变化密不可分的电阻变化。

他父亲的继任者约翰·赫歇尔 (John Herschel) 在 1840 年使用了蒸发仪，由于最薄的油膜在不同速度下蒸发的机制，他用蒸发仪获得了第一张反射光红外图像。

今天，特殊设备被用于远程获取热图像——热像仪，它可以在不接触被调查设备的情况下获取有关红外辐射的信息，并立即可视化。第一台热像仪基于光阻红外传感器。

到 1918 年，American Keys 开始使用光敏电阻进行实验，他在实验中接收到光敏电阻与光子直接相互作用的信号。因此，根据光电导原理创建了一种灵敏的热辐射探测器。

现代世界中的红外热成像

在战争年代，体积庞大的热像仪主要服务于军事用途，因此 1940 年后热像技术的发展加速。德国人发现通过冷却光敏电阻接收器，可以改善其特性。

1960 年代后，出现了第一台便携式热像仪，借助它们对建筑物进行诊断。它们是可靠的工具，但图像质量很差。在 20 世纪 80 年代，热成像不仅开始引入工业领域，还引入医学领域。热像仪经过校准以提供辐射图像——图像中所有点的温度。

第一台气冷热像仪在带有阴极射线管的黑白 CRT 屏幕上显示图像。即使那样，也可以从屏幕上记录到磁带或相纸上。更便宜的热像仪型号基于摄像机管，不需要冷却并且更紧凑，尽管热成像不是辐射测量的。

到 1990 年代，矩阵红外接收器开始用于民用，包括安装在设备镜头焦平面上的矩形红外接收器阵列（敏感像素）。这是对第一个扫描红外接收器的重大改进。

热图像的质量有所提高，空间分辨率也有所提高。普通的现代矩阵热像仪具有分辨率高达 640 * 480 — 307,200 个微型红外接收器的接收器。专业设备可以有更高的分辨率——超过 1000 * 1000。

IR 矩阵技术在 2000 年代发展起来。热像仪出现了长波长工作范围——感测 8 到 15 微米的波长和中等波长——设计用于 2.5 到 6 微米的波长。最好的热像仪型号是完全辐射测量的，具有图像叠加功能和 0.05 度或更小的灵敏度。在过去的10年里，它们的价格下降了10多倍，质量也提高了。所有现代模型都可以与计算机交互，分析数据本身并以任何合适的格式呈现方便的报告。

隔热材料

热隔离器包括几个标准部件：镜头、显示器、红外接收器、电子设备、测量控制器、存储设备。各部分的外观可能因型号而异。热像仪的工作原理如下。红外辐射被光学器件聚焦到接收器上。

接收器产生电压或可变电阻形式的信号。该信号被馈送到电子设备，在屏幕上形成图像——热图。屏幕上的不同颜色对应红外光谱的不同部分（每个阴影对应其自身的温度），这取决于热像仪检测的物体表面热分布的性质。

显示器通常很小，具有高亮度和对比度，可以让您在不同的照明条件下查看热图。除图像外，显示屏通常还会显示其他信息：电池电量、日期和时间、温度、色标。

IR接收器由半导体材料制成，在落在其上的红外线的影响下产生电信号。信号由在显示器上形成图像的电子设备处理。

对于控制，有一些按钮可以让您更改测量温度的范围、调整调色板、反射率和背景发射，以及保存图像和报告。

数字图像和报告文件通常保存在存储卡中。一些热像仪具有在可见光谱中记录语音甚至视频的功能。操作热像仪时保存的所有数字数据都可以在计算机上查看，并使用热像仪随附的软件进行分析。

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