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紅外熱成像儀的測量原理分享

更新時間:2023-01-11   點擊次數:286次
   人眼能夠感受到的可見光波長為0.38—0.78微米,通常我們將比0.78微米長的電磁波,稱為紅外線。自然界中,一切物體都會輻射紅外線,因此利用探測器測定目標本身和背景之間的紅外線差,可以得到不同的紅外圖像,稱為熱圖像。紅外熱成像儀是利用紅外熱成像技術,探測目標物體的紅外輻射,并通過光電轉換、信號處理等手段,將目標物體的溫度分布圖像轉換成視頻圖像的設備。
 
  紅外熱成像儀是通過對9~14μm波段的電磁波來進行成像和探測實現的。根據黑體輻射原理,任何物體都在向外輻射電磁波,溫度越高,輻射的電磁波波長越短。太陽的溫度很高(高達5700K左右),所以太陽輻射的電磁波峰在500nm左右。而對于常溫(27℃)的物體,其輻射峰值約在10μm左右,并且輻射功率與溫度正相關。所以如果有一種類似相機的設備,能夠探測9~14μm的電磁波,將能夠利用物體自身的輻射來進行成像,而不需要外部的照明光源。由于輻射的強弱與溫度正相關,因此,成像的亮度也與物體的溫度正相關:溫度越高,輻射功率越高,探測到的信號越強,對應的成像也就越亮。因此,這種成像設備能夠用來測試物體表面的溫度分布。由于是利用物體自身的輻射進行成像,不需要額外的照明光源,所以在夜晚等環境下也能夠成像,實現類似夜視儀的效果。
 
  在硬件上來看,紅外熱成像儀與常用的相機結構基本類似,主要包括接收紅外波進行紅外成像的紅外鏡頭,和對紅外波進行探測的紅外探測器。紅外鏡頭與普通光學鏡頭原理類似,即通過對紅外波的折射操控其傳輸方向,實現成像的目的。但是用的材料是對紅外波吸收較小的鍺晶體,硅晶體,和硫化物玻璃等。

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