红外热像仪工作原理分析

●什么是红外热像仪

自然界任何物体，只要温度高于绝对零度(-273.15 C˚)，就会以电磁辐射的形式在非常宽的波长范围内发射能量，产生电磁波(辐射能)。

红外线的波长在780nm～1mm之间，按波长的范围可分为近红外、中红外、远红外，它在电磁波连续频谱中的位置是处于无线电波和可见光之间的区域。红外线辐射是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射，它是基于任何物体在常规环境下都会产生自身的分子和原子无规则的运动，并不停的辐射出热红外能量，分子和原子的运动越剧烈，辐射的能量越大，反之，辐射的能量越小。

※红外热像法：是一种无损检测技术，是对被检测物体表面进行非接触的热测量及测成像并分析其热图谱的方法。热成像技术是利用热感应照相机的红外线成像技术，热像仪可生成热而不是光的图像，它可以测量红外（IR）能量，并将数据转换成相应的温度图像。

※热像仪工作原理：热像仪由两个基本部分组成，即光学系统和探测器。光学系统将物体发出的红外辐射聚集到探测器上，探测器把入射的辐射转换成电信号，进而被处理成可见图像，即热图，这种热图与物体表面的分布场相对应。

实际上被测目标各部分红外辐射的热像分布图由于信号非常弱，与可见光相比缺少层次和立体感，因此实际动作过程中为更有效地判断被测目标的红外热场，常采用一些辅助措施来增加仪器的实用功能，例如图像亮度、对比度的控制、实际校正、伪色彩描绘、等高线和直方进行运算等。

※红外热像仪与红外测温仪区别：与仅能够捕获单点温度值的红外测温仪不同的是，热像仪可以将整个目标的温度特性形成一个平面图像，而非单个温度。

●了解被测物体

热像仪呈现了一幅来自物体表面的辐射能量热图，热图像与被测物体的表面温度以及物体的类型、组成材料、表面工作状况以及检测期间的运行条件有直接的关系。为了正确解释图像，就必须清楚了解物体的材料及组成部件的工作方式。

为了了解被测物体的运行状态，就必须认识物体内部与外表面之间的传递机理。热传递在红外热像中是个非常重要的概念，为了正确的解析一副热图像，必须熟悉热从一个物体传输到另一个物体的三个方式：热传导、热对流、热辐射。

热传导                      热对流                 热辐射

※热传导-------将热能从一处传往另一处。通常热传导发生在固体或液体状态的物质中，且热传导仅存在能量传递而无粒子运动。

※热对流--------由于流体运动产生的热传递。通常热对流发生在固体与液体或气体之间的相互作用，热量的流动始终是从高温流向低温。

※热辐射--------是指物体自身向外辐射热能的能力。热辐射发生在所有绝对零度以上的物体，物体辐射热能的能力从0～100%之间。

●红外热像仪的分析

当用红外热像仪观察物体时，热像仪检测到的是来自物体表面的辐射能量。而实际拍摄到的热能往往产生于内部，然后才传到物体表面。

※定性分析和定量分析

热成像检测主要有两种类型：定性分析和定量分析。

定性分析：拍摄优质的热图像，结合热图提供的热信息即可进行所需的情况分析=仅仅是图像。定性检测是热像分析的基本类型，在所有热成像分析检测中必须考虑定性分析。

定量分析：在通过热图获取信息的同时还需要精确的温度数据=热图+温度。

※被动式检测和主动式检测

热成像检测方法主要有两种类型：被动式检测和主动式检测。

被动式检测：主要是指有明显温差或超过环境温度的物体进行成像及分析，通常可直接进行测量。

主动式检测：对常温中或无法自然形成明显温差的物体进行检测及分析，通常通过改变被测物体或材料的温度才能进行检测。