熱像儀

紅外熱像儀是一種利用紅外熱成像技術，通過對標的物的紅外輻射探測，並加以信號處理、光電轉換等手段，將標的物的温度分佈的圖像轉換成可視圖像的設備。紅外熱像儀將實際探測到的熱量進行精確的量化，以面的形式實時成像標的物的整體，因此能夠準確識別正在發熱的疑似故障區域。操作人員通過屏幕上顯示的圖像色彩和熱點追蹤顯示功能來初步判斷髮熱情況和故障部位，同時嚴格分析，從而在確認問題上體現了高效率、高準確率。

早先用於軍事領域的紅外熱像儀，最近這些年不斷向民用、工業用領域進行擴展。歐美一些發達國家自上世紀70年代開始，先後開始探索紅外熱像儀在各個領域的使用。經過幾十年的持續發展，紅外熱像儀從一個笨重的機器已經發展成一個輕便、便攜的用於現場測試的設備。 ^[1] 

紅外熱像儀通常由光機組件、調焦/變倍組件、內部非均勻性校正組件（以下簡稱內校正組件）、成像電路組件和紅外探測器/製冷機組件組成。光機組件主要由紅外物鏡和結構件組成，紅外物鏡主要實現景物熱輻射的匯聚成像，結構件主要用於支承和保護相關組部件；調焦/變倍組件主要由伺服機構和伺服控制電路組成，實現紅外物鏡的調焦、視場切換等功能；內校正組件由內校正機構和內校正控制電路組成，用於實現紅外熱像儀的內（非均勻）性校正功能；成像電路組件通常由探測器接口板、主處理板、製冷機驅動板和電源板等組成，協同實現上電控制、信號採集、信號傳輸、信號轉換和接口通訊等功能。紅外探測器/製冷機組件主要將經紅外物鏡傳輸匯聚的紅外輻射轉換為電信號。 ^[2] 

(1)對於發電機、電動機的不平衡負載，軸承温度過高，碳刷、滑環和集流環發熱，繞組短路或開路，冷卻管路堵塞，過載過熱等問題進行監測。

(2)可以對電氣設備進行維修檢查。而對於安全防盜，屋頂查漏，環保檢查，節能檢測，無損探傷，森林防火，醫療檢查，質量控制等也比較有幫助。

(3)可以監控像火山爆發、山體滑坡等突發的自然環境變化。

(4)對於變壓器的套管過熱，過載，接頭鬆動，冷卻管堵塞不暢，接觸不良，三相負載不平衡等進行監測。

(5)對於電氣裝置的接觸不良，過載，接頭鬆動或，過熱，不平衡負荷等隱患進行監測。

紅外熱像儀的應用範圍愈來愈廣泛，在科研領域、醫療領域、電子等行業都將發揮出舉足輕重的作用。 ^[1] 

通俗地講熱像儀就是將物體發出的不可見紅外能量轉變為可見的熱圖像。熱圖像的上面的不同顏色代表被測物體的不同温度。通過查看熱圖像，可以觀察到被測目標的整體温度分佈狀況，研究目標的發熱情況，從而進行下一步工作的判斷。 現代熱像儀的工作原理是使用光電設備來檢測和測量輻射，並在輻射與表面温度之間建立相互聯繫。所有高於絕對零度（-273℃）的物體都會發出紅外輻射。熱像儀利用紅外探測器和光學成像物鏡接受被測目標的紅外輻射能量分佈圖形反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分佈場相對應。

1.由於紅外熱成像技術是一種對目標的被動式的非接觸的檢測與識別，因而隱蔽性好，不容易被發現，從而使紅外熱成像儀的操作者更安全、更有效。

2.紅外熱成像技術的探測能力強，作用距離遠。利用紅外熱成像技術，可在敵方防衞武器射程之外實施觀察，其作用距離遠。手持式及裝於輕武器上的熱成像儀可讓使用者看清800m以上的人體;且瞄準射擊的作用距離為2~3km;在艦艇上觀察水面可達10km,在15km高的直升機上可發現地面單兵的活動，在20km高的偵察機上可發現地面的人羣和行駛的車輛，並可分析海水温度的變化而探測到水下潛艇等。

3.紅外熱成像技術能真正做到24h全天候監控。紅外輻射是自然界中存在最為廣泛的輻射，而大氣、煙雲等可吸收可見光和近紅外線，但是對3~5μm和8~14μm的紅外線卻是透明的，這兩個波段被稱為紅外線的“大氣窗口”。因此，利用這兩個窗口，可以在完全無光的夜晚，或是在雨、雪等煙雲密佈的惡劣環境，能夠清晰地觀察到所需監控的目標。正是由於這個特點，紅外熱成像技術能真正做到24小時全天候監控。

4.紅外熱成像技術能直觀地顯示物體表面的温度場，不受強光影響，可在有如樹木、草叢等遮擋物的情況下進行監控。紅外測温儀只能顯示物體表面某一小區域或某一點的温度值，而紅外熱成像儀則可以同時測量物體表面各點温度的高低，直觀地顯示物體表面的温度場，並以圖像形式顯示出來。由於紅外熱成像儀是探測目標物體的紅外熱輻射能量的大小，從而不像微光像增強儀那樣處於強光環境中時會出現光暈或關閉，因此不受強光影響。 ^[3] 

1.熱靈敏度/NETD

熱像儀能分辨細小温差的能力，它一定程度上影響成像的細膩程度。靈敏度越高，成像效果越好，越能分辨故障點的具體位置。

2.紅外分辨率

紅外分辨率指的是熱像儀的探測器像素，與可見光類似，像素越高畫面越清晰越細膩，像素越高同時獲取的温度數據越多。

3.視場角/FOV

紅外探測器上成像的水平角度和垂直角度取決於光學鏡頭。鏡頭角度越大看到的越廣，如廣角鏡。鏡頭角度越小看到的越遠，如長焦鏡。所以根據不同的應用場景選擇合適的鏡頭也是相當重要的。例如，檢測遠距離的高空輸電線路需要用長焦鏡頭，檢測變電站中的變壓器需要用標準鏡頭。隨着熱像儀應用的普及，現在已經衍生出同時具備兩種視場角的光學鏡頭。比如Fotric 358+，一個鏡頭具備7°和25°兩種視場角，在檢測時可根據現場需要，輕鬆切換鏡頭角度，避免更換鏡頭的麻煩，提高檢測效率。 ^[5] 

4.空間分辨率/IFOV

IFOV是指能在單個像素上所能成像的角度，因為角度太小所以用毫弧度mrad表示。IFOV受到探測器和鏡頭的影響可以發現鏡頭不變，像素越高，IFOV越小。反之像素不變，視場角越小，IFOV越小。同時，IFOV越小，成像效果越清晰。

5.測温範圍

設備可以測量的最低温度到最高温度的範圍，範圍內可具有多個温度量程，需要手動設置。如FOTRIC 226測温範圍是-20℃~650℃，温度量程分為-20 ℃~150 ℃ 、 0 ℃~350 ℃和200 ℃~650 ℃。儘可能選擇能符合要求的小量程進行測試，如果測試60℃的目標，選擇-20~150℃的量程會比選擇0~350℃的量程，熱像圖更加清晰。

6.全輻射熱像視頻流

保存每幀每個像素點温度數據的視頻流，全輻射視頻可以進行後期温度變化分析，也可以對每一幀圖片進行任意温度分析。 ^[3] 

隨着紅外技術的不斷提升,使得紅外熱像儀在社會各個領域中得到了廣泛的應用，目前它正展現出極為廣闊的市場前景。不斷髮展中的紅外熱像儀已經從軍用領域轉向民用領域,併發揮着其它產品難以替代的重要作用。在民用領域,紅外熱像儀被廣泛應用於預防檢測、消防、製程控制安防、汽車夜視環境監測、電力、建築、石化以及醫療等領域。此外,隨着紅外熱像儀應用領域的不斷拓展,未來它將滲透到國民經濟的各個領域。可以預測,民用領域的紅外熱像儀市場極有可能呈現出爆發性增長,潛在的需求市場將高達上千億美元。 ^[4]