紅外熱像儀的發(fā)展及市場(chǎng)需求
紅外熱像儀是一種用來(lái)探測(cè)目標(biāo)物體的紅外輻射,原理是通過(guò)光電轉(zhuǎn)換、電信號(hào)處理等手段,將目標(biāo)物體的溫度分布圖像轉(zhuǎn)換成視頻圖像的高科技產(chǎn)品。
紅外熱像儀具有很高的應(yīng)用價(jià)值和民用價(jià)值。在市場(chǎng)方面,紅外熱像儀可應(yīng)用于夜視偵查、瞄具、夜視導(dǎo)引、紅外搜索和跟蹤、衛(wèi)星遙感等多個(gè)領(lǐng)域;在工業(yè)行業(yè)方面,紅外熱像儀可以用于材料缺陷的檢測(cè)與評(píng)價(jià)、建筑節(jié)能評(píng)價(jià)、設(shè)備狀態(tài)熱診斷、生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控、自動(dòng)測(cè)試、減災(zāi)防災(zāi)等諸多方面。
近年來(lái),我國(guó)紅外熱像儀市場(chǎng)需求處于一個(gè)快速增長(zhǎng)期。我國(guó)紅外熱像儀市場(chǎng)的潛在需求要遠(yuǎn)大于實(shí)際需求:雖然當(dāng)前我國(guó)民用紅外熱像儀市場(chǎng)的年需求約為6億元,但從長(zhǎng)期來(lái)看,zhong'guo紅外熱像儀市場(chǎng)的潛在需求可達(dá)500-600億元。
未來(lái)5年,預(yù)計(jì)我國(guó)紅外熱像儀市場(chǎng)的年均增長(zhǎng)率可達(dá)20%。 隨著紅外熱圖像處理技術(shù)、在線檢測(cè)技術(shù)、小型化設(shè)計(jì)技術(shù)的日益成熟以及相關(guān)組件制造成本的降低,紅外熱像儀也被廣泛應(yīng)用在各個(gè)民用領(lǐng)域,在工業(yè)控制、電力檢測(cè)、汽車夜視、石化安全控制以及醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用,市場(chǎng)前景十分可觀。
一、溫度分辨率
紅外熱像儀的溫度分辨率是指紅外熱像儀使觀察者能從背景中的分辨出目標(biāo)輻射的小溫度AT。通常使用NETD來(lái)表述該性能指標(biāo)。
紅外熱像儀的溫度分辨率體現(xiàn)了一臺(tái)紅外熱像儀的溫度敏感性,溫度分辨率越小則意味著紅外熱像儀對(duì)溫度的變化感知越明顯。因此在選擇紅外熱像儀的時(shí)候盡量選擇此參數(shù)值小的。紅外熱像儀測(cè)試被測(cè)物的主要目的是通過(guò)溫度差異找出溫度故障點(diǎn),測(cè)量單個(gè)點(diǎn)的溫度值并沒(méi)有太大意義,主要是通過(guò)溫度差異來(lái)找相對(duì)的熱點(diǎn),起到預(yù)維護(hù)的作用。
二、空間分辨率
空間分辨率指的是在使用紅外熱像儀觀測(cè)時(shí),紅外熱像儀對(duì)目標(biāo)空間形狀的分辨能力。一般來(lái)說(shuō),來(lái)說(shuō)空間分辨率越小測(cè)溫越準(zhǔn)確,空間分辨率較小時(shí),被測(cè)小目標(biāo)覆蓋了紅外熱像儀的像素,測(cè)試的溫度即被測(cè)目標(biāo)的溫度;空間分辨率較高,被測(cè)的小目標(biāo)不能完全覆蓋紅外熱像儀的像素,測(cè)試目標(biāo)就會(huì)受到其環(huán)境輻射的影響,測(cè)試溫度是被測(cè)目標(biāo)及其周圍溫度的平均溫度,數(shù)值不夠準(zhǔn)確。
紅外熱像儀的空間分辨率通常以mrad(毫弧度)為單位表示。mrad的值越小,表明其分辨率越高?;《戎党艘园霃郊s等于弦長(zhǎng),即目標(biāo)的直徑。
紅外熱像儀是利用紅外探測(cè)器和光學(xué)成像物鏡接受被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測(cè)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布場(chǎng)相對(duì)應(yīng)。通俗地講紅外熱像儀就是將物體發(fā)出的不可見(jiàn)紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)的熱圖像。熱圖像的上面的不同顏色代表被測(cè)物體的不同溫度。
紅外熱像儀的使用包括一下幾大步:
1、調(diào)整焦距
2、選擇正確的測(cè)溫范圍
3、了解最大測(cè)量距離
4、僅僅要求生成清晰紅外熱圖像,還是同時(shí)要求精確測(cè)溫?
5、工作背景單一
6、保證測(cè)量過(guò)程中紅外熱像儀平穩(wěn)
具體步驟如下:
1、調(diào)整焦距
可以在紅外圖像存儲(chǔ)后對(duì)圖像曲線進(jìn)行調(diào)整,但是無(wú)法在圖像存儲(chǔ)后改變焦距,也無(wú)法消除其他雜亂的熱反射。保證第一時(shí)間操作正確性將避免現(xiàn)場(chǎng)的操作失誤。仔細(xì)調(diào)整焦距!如果目標(biāo)上方或周圍背景的過(guò)熱或過(guò)冷的反射影響到目標(biāo)測(cè)量的精確性時(shí),試著調(diào)整焦距或者測(cè)量方位,以減少或者消除反射影響。
2、選擇正確的測(cè)溫范圍
是否了解現(xiàn)場(chǎng)被測(cè)目標(biāo)的測(cè)溫范圍?為了得到正確的溫度讀數(shù),請(qǐng)務(wù)必設(shè)置正確的測(cè)溫范圍。當(dāng)觀察目標(biāo)時(shí),對(duì)儀器的溫度跨度進(jìn)行微調(diào)將得到較佳的圖像質(zhì)量。這也將同時(shí)會(huì)影響到溫度曲線的質(zhì)量和測(cè)溫精度。
3、了解最大的測(cè)量距離
當(dāng)測(cè)量目標(biāo)溫度時(shí),請(qǐng)務(wù)必了解能夠得到精確測(cè)溫讀數(shù)的最大測(cè)量距離。對(duì)于非制冷微熱量型焦平面探測(cè)器,要想準(zhǔn)確地分辨目標(biāo),通過(guò)熱像儀光學(xué)系統(tǒng)的目標(biāo)圖像必須占到9個(gè)像素,或者更多。如果儀器距離目標(biāo)過(guò)遠(yuǎn),目標(biāo)將會(huì)很小,測(cè)溫結(jié)果將無(wú)法正確反映目標(biāo)物體的真實(shí)溫度,因?yàn)榧t外熱像儀此時(shí)測(cè)量的溫度平均了目標(biāo)物體以及周圍環(huán)境的溫度。為了得到精確的測(cè)量讀數(shù),請(qǐng)將目標(biāo)物體盡量充滿儀器的視場(chǎng)。顯示足夠的景物,才能夠分辨出目標(biāo)。與目標(biāo)的距離不要小于熱像儀光學(xué)系統(tǒng)的最小焦距,否則不能聚焦成清晰的圖像。
4、僅僅要求生成清晰紅外熱圖像,還是同時(shí)要求精確測(cè)溫
這之間有什么區(qū)別嗎?一條量化的溫度曲線可用來(lái)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的溫度情況,也可以用來(lái)編輯顯著的溫升情況。清晰的紅外圖像同樣十分重要。但是如果在工作過(guò)程中,需要進(jìn)行溫度測(cè)量,并要求對(duì)目標(biāo)溫度進(jìn)行比較和趨勢(shì)分析,便需要記錄所有影響精確測(cè)溫的目標(biāo)和環(huán)境溫度情況,例如發(fā)射率,環(huán)境溫度,風(fēng)速及風(fēng)向,濕度,熱反射源等等。
5、工作背景單一
例如,天氣寒冷的時(shí)候,在戶外進(jìn)行檢測(cè)工作時(shí),你將會(huì)發(fā)現(xiàn)大多數(shù)目標(biāo)都是接近于環(huán)境溫度的。當(dāng)在戶外工作時(shí),請(qǐng)務(wù)必考慮太陽(yáng)反射和吸收對(duì)圖像和測(cè)溫的影響。因此,有些老型號(hào)的紅外熱像儀只能在晚上進(jìn)行測(cè)量工作,以避免太陽(yáng)反射帶來(lái)的影響。
6、保證測(cè)量過(guò)程中儀器平穩(wěn)
現(xiàn)在所有的長(zhǎng)波NEC紅外熱像儀都可以達(dá)到60Hz幀頻速率,因此在拍攝圖像過(guò)程中,由于儀器移動(dòng)可能會(huì)引起圖像模糊。為了達(dá)到可以的效果,在凍結(jié)和記錄圖像的時(shí)候,應(yīng)盡可能保證紅外熱像儀平穩(wěn)。當(dāng)按下存儲(chǔ)按鈕時(shí),應(yīng)盡量保證輕緩和平滑。即使輕微的儀器晃動(dòng),也可能會(huì)導(dǎo)致圖像不清晰。推薦在胳膊下用支撐物來(lái)穩(wěn)固,或?qū)x器放置在物體表面,或使用三腳架,盡量保持穩(wěn)定。
紅外熱像儀是熱像儀的一個(gè)分支,比較早應(yīng)用在軍事中,用來(lái)觀測(cè)戰(zhàn)爭(zhēng)情況,了解敵軍情報(bào)信息,能夠很好地幫助指揮官做出正確的決策,為一些戰(zhàn)爭(zhēng)做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。
但作為一種特別的儀器,它具有自己獨(dú)特的使用參數(shù),正是這些參數(shù)才使得紅外熱像儀與眾不同、具有了如此多的作用與功能。
紅外熱像儀的基本參數(shù)主要有以下幾種:
1.視場(chǎng)視場(chǎng):是光學(xué)系統(tǒng)視場(chǎng)角的簡(jiǎn)稱。
它表示能夠在光學(xué)系統(tǒng)像平面視場(chǎng)光闌內(nèi)成像的空間范圍。
當(dāng)目標(biāo)位于以光軸為軸線,頂角為視場(chǎng)角的圓錐內(nèi)的任一點(diǎn)(在一定距離內(nèi))時(shí)能被光學(xué)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn),即成像于光學(xué)系統(tǒng)像平面的視場(chǎng)光闌內(nèi)。
即使物體能在熱像儀中成像的物空間的*大張角叫做視場(chǎng),一般是ao×βo的矩形視場(chǎng)。
2.光譜響應(yīng):紅外探測(cè)器對(duì)各個(gè)波長(zhǎng)的入射輻射的響應(yīng)稱為光譜響應(yīng)。一般的光電探測(cè)器均為選擇性探測(cè)器。
3.空間分辨率:應(yīng)用熱像儀觀測(cè)時(shí),熱像儀對(duì)目標(biāo)空間形狀的分辨能力。
本行業(yè)中通常以mrad(毫弧度)的大小來(lái)表示。mrad的值越小,表明其分辨率越高。
弧度值乘以半徑約等于弦長(zhǎng),即目標(biāo)的直徑。如1.3mrad的分辨率意昧著可以在100m的距離上分辨出1.3×10-3×100=0.13m=13厘米的物體。
4.熱靈敏度:可以簡(jiǎn)單定義為儀器或使觀察者能從背景中**地分辨出目標(biāo)輻射的*小溫度ΔT。民用熱成像產(chǎn)品通常使用NETD來(lái)表述該性能指標(biāo)。
5.幀頻:幀頻是熱像儀每秒種產(chǎn)生完整圖像的畫(huà)面數(shù),單位為Hz。一般電視幀頻為25Hz。
根據(jù)熱像儀的幀頻可分為快掃描和慢掃描兩大類。電力系統(tǒng)所用的設(shè)備一般采用快掃描熱像儀,否則就會(huì)帶來(lái)一些工作不便。
6.探測(cè)識(shí)別和辨認(rèn)距離探測(cè)、識(shí)別和辨認(rèn)距離;這些是使用者很關(guān)心的性能指標(biāo)。
為每個(gè)使用者自身素質(zhì)和儀器給出的圖像質(zhì)量的差異以及嚴(yán)格定義的困難(探測(cè)性能是一個(gè)多種因素的復(fù)雜函數(shù))這里只給出大致形象的定義:
探測(cè)距離是能將目標(biāo)與背景及一些引起注意的目標(biāo)清晰分別開(kāi)來(lái)的*大臨界;
識(shí)別距離是將探測(cè)的目標(biāo)能大致分出種類的距離,如果車輛還是艦船;辨認(rèn)距離是在分別出種類的基礎(chǔ)上的細(xì)分,如車輛是坦克還是汽車。