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熱產(chǎn)品

紅外熱成像的原理

1。紅外輻射
紅外輻射,也稱為紅外熱輻射,具有強大的熱效應(yīng)。超過絕對零(0 K,即- 273.15℃)的物質(zhì)都可以產(chǎn)生紅外線,其頻率低于可見光的頻率,并且對肉眼看不見。
紅外光譜位于光譜圖上可見光譜的外面, 波長范圍從0.8μm到50μm,比可見光譜(0.4μm至0.8μm)更長.

那么波長和頻率之間的關(guān)系是什么?

λ= c/f,其中c是光3.0×108 m/s的速度,而λ是波長。
例如:可見光的頻率大約在4x1014Hz ?8x1014Hz之間。
圖片2.png

2。紅外輻射-大氣窗口
構(gòu)成地球大氣的各種氣體吸收了大多數(shù)紅外輻射,僅留下一些可檢測的紅外輻射。
其中,具有較高透射率的部分稱為“紅外輻射大氣窗”。
在短-波浪,中-波和長-波光譜帶中,主大氣窗口分別為0.7?2.5μm,3?5μm和8?14μm;
未冷的長-波紅外檢測器的檢測帶為8?14μm。
圖片3.jpg


3。紅外熱成像儀組成:
①。紅外鏡頭:主要用于接收和聚焦測試對象發(fā)出的紅外光。
②。紅外探測器組件:主要用于將紅外鏡頭接收到的紅外輻射信號轉(zhuǎn)換為電信號。
③。電子組件:主要用于處理電信號。
④。顯示組件:主要用于顯示電信號作為可見光圖像。
⑤。軟件:主要用于處理收集的數(shù)據(jù)以在圖像中形成溫度讀數(shù)。


4。近紅外(NIR)
近-紅外(NIR)帶(0.8μm?1μm)毗鄰可見光帶,就超出了人眼的可識別范圍,而NIR成像比可見光的光成像顯示了其他圖像詳細信息。?
喜歡可見光, Nir Light也反映了,因此我們從NIR傳感器中看到的圖像主要反映了陽光。
應(yīng)用程序:?
如今,CMOS傳感器可以大部分覆蓋近-紅外帶,紅外填充燈,激光填充燈,您可以實現(xiàn)夜視功能,主要用于安全攝像頭和夜視設(shè)備;?
附近的紅外線也出現(xiàn)在當(dāng)前的智能手機上,以增強 面部識別 手機相機的能力;

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4。短波紅外(SWIR)?
短波紅外(SWIR)類似于可見光,可以被物體反映和吸收,以形成帶陰影和對比的圖像,并在光和黑暗之間形成對比;?
水蒸氣,霧和某些材料(例如有機硅)是SWIR圖像的好培養(yǎng)基;?
Swir還具有穿透玻璃和塑料的能力。?
可以檢測到熱點,典型的溫度范圍為500至3000攝氏度。典型的溫度在500?3000℃之間;?
應(yīng)用程序:?
可以通過煙霧,陰霾和霧氣用于監(jiān)視攝像頭;?
可以在機器視覺領(lǐng)域使用,以提供檢查,分類和質(zhì)量控制;?
硅半導(dǎo)體成像檢測和故障分析;?
可以在軍事領(lǐng)域使用。
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5。中波紅外(MWIR)?
優(yōu)點:?
High sensitivity and resolution: Cooled detector with low noise, thermal sensitivity (NETD) <20mK, and excellent detail resolution;?
Strong atmospheric penetration: MWIR has high transmittance in specific atmospheric windows (e.g., 3-5 μm), and is suitable for long-distance observation because it is less affected by interference from fog, smoke and soot.
抗-靜光線干擾:與LWIR相比,中部-波浪的影響較小,陽光反射的影響較小,這使得圖像在白天更穩(wěn)定,并減少了“ Sun Glare and Burns”的問題。
寬動態(tài)范圍:適用于捕獲高溫和低溫目標。
快速響應(yīng)時間:響應(yīng)時間短的冷卻檢測器可以執(zhí)行100Hz的高幀速率。

缺點:?
高靈敏度和分辨率:冷卻探測器需要與Stirling冷卻器,復(fù)雜結(jié)構(gòu),高維護成本,價格通常是未冷卻的熱成像攝像頭的5 - 10倍。
大尺寸和功耗:制冷系統(tǒng)可導(dǎo)致笨重的設(shè)備,便攜性較差,并且需要前-啟動時間- UP(通常幾分鐘),這使其不適合快速部署。
環(huán)境局限性:冷卻器的機械組件在極端溫度環(huán)境中容易發(fā)生故障,并且可能不如未冷卻的攝像機可靠。
復(fù)雜的維護:冷卻器一生(例如,對于斯特林冷卻器約10,000小時),需要定期維護或更換,從而增加了所有權(quán)。

應(yīng)用程序:?
用于機器視覺,氣體檢測,環(huán)境和空氣質(zhì)量監(jiān)測;?
導(dǎo)彈指南,機載紅外搜索和跟蹤(IRST)。
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6。長波紅外(LWIR)?
優(yōu)點:?
不需要制冷,低成本:消除對制冷設(shè)備,簡單的設(shè)備結(jié)構(gòu),尺寸小,重量輕,價格合理的需求。
極其適應(yīng)環(huán)境的適應(yīng)性:寬范圍的工作溫度(- 40°C?+85°C),沒有預(yù)-冷卻時間,可以在開箱即用的地方使用,振動-耐藥性,適用于現(xiàn)場或惡劣的環(huán)境。
低功耗和長壽:功耗可以低至1W或更少(例如,手機集成的熱成像攝像頭),檢測器壽命長達100,000小時,維護成本非常低。
所有-天氣能力:不受白天和夜間照明的影響,滲透煙霧和灰塵的強大能力(但比MWIR弱),適合夜間監(jiān)測或搜索和救援。

缺點:?
Low sensitivity: usually 30~50mK, lower than cooling type (<20mK), weak detail resolution, easy to overexpose high-temperature targets (need dynamic range adjustment).
Slow response speed: frame rate is usually ≤60Hz, not suitable for ultra-high-speed dynamic scenes (such as ballistic tracking).
環(huán)境的明顯干擾:容易受到強大的陽光反射干擾(例如水,玻璃反射),雨水或高濕度環(huán)境性能降解。
長距離的限制性能:大氣吸收(水蒸氣,CO?吸收帶)會導(dǎo)致長-長-在長距離(> 1公里)上的衰減更大,并且觀察效應(yīng)比中-波冷卻的效果弱。

應(yīng)用程序:?
平民:建筑熱檢查,電氣設(shè)備檢查,智能手機熱成像插頭- IN,醫(yī)療溫度測量,監(jiān)視攝像頭,無人機夜視,消防搜索和救援。
軍事:人-便攜式夜視裝置,低-成本偵察設(shè)備。
圖片4.jpg圖片5.jpg圖片6.jpg

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