红外热像仪是一种非接触式设备,能够检测红外能量(热量)并将其转变成可见光图像。让我们深入了解红外热像仪的科学原理,以及借助红外热像仪我们能够看到的隐形世界。
捕捉红外波,而不是可见光
首先必须清楚的是,红外热像仪的工作原理不同于普通相机。普通的可见光照相机与人眼的基本工作原理相同:可见光能量撞击到某物,反射回来,探测器接收到反射的光,然后将其转变成图像。
热像仪利用热而不是可见光产生图像。热量(又称红外能或热能)和光都是电磁波谱的组成部分,但是能检测可见光的相机无法检测热能,反之亦然。热像仪捕捉红外能,并通过数字或模式视频输出的数据生成图像。
热像仪内部构造
热像仪由一片镜头、一个热传感器、处理电子器件和一个机械外壳组成。镜头将红外能量聚集到传感器上。传感器有各种像素配置,从80×60到1280×1024像素等等。这就是热像仪的分辨率。
与可见光摄像机相比,热像仪的分辨率较低,因为热探测器需要感应波长比可见光大得多的能量,这要求每个传感元件明显更大。因此,与同样机械尺寸的可见光传感器相比,热像仪的分辨率要低得多(像素更少)。
选择一台红外热像仪时需要考虑的重要参数包括分辨率、范围、视场角、调焦、热灵敏度和波长范围。
热像仪能够检测什么?
红外热像仪感应到的热量能被十分精确地测量,因而红外热像仪用途广泛。热像仪能检测到细微的热量差异——精确至0.01℃——并将其显示为灰度或以不同的调色板显示。
我们在日常生活中遇到的一切事物都存在热辐射——甚至冰也会。物体越热,其红外辐射就越多。这种辐射的热能称之为“热信号”。如果两个紧挨着的物体拥有细微的热信号差异,它们在热传感器下也会十分清晰地显示出来,无论照明条件如何。这使得热像仪能够在完全黑暗或烟雾弥漫的环境中进行检测。
热像仪能够检测到许多肉眼无法看到或普通摄像机检测不到的事物,但是可能会被一些意想不到的材料阻挡。
热像仪有哪些用途?
热像仪的潜在用途几乎是无穷无尽的。热像仪起初专为监视和军事行动而研发,如今广泛应用于建筑检测(水分、隔热、屋顶等)、消防、无人驾驶车辆和自动制动、体表温度筛查、工业检测、科研等等。