紅外成像系統

紅外技術是一門研究紅外輻射的產生、傳播、轉化、測量及其套用的技術科學。任何物體的紅外輻射包括介於可見光與微波之間的電磁波段。

基本介紹

• 中文名：紅外成像系統
• 外文名：Infrared imaging system
• 本質：紅外輻射的產生、測量及其套用
• 核心：紅外探測器是紅外技術
• 歷史：是紅外探測器的不斷更新的歷史
• 套用：軍事、冶金、鐵路、煤礦

概述

通常人們又把紅外輻射稱為紅外光、紅外線。實際上其波段是指其波長約在0.75μm到1000μm的電磁波。通常人們將其劃分為近、中、遠紅外三部分。近紅外指波長為0.75-3.0μm；中紅外指波長為3.0-20μm；遠紅外則指波長為20-1000μm。由於大氣對紅外輻射的吸收，只留下三個重要的“視窗”區，即1-3μm、3-5μm和8-13μm可讓紅外輻射通過。

紅外探測器的分類

紅外探測器是紅外技術的核心，它是利用紅外輻射與物質相互作用所呈現出來的物理效應來探測紅外輻射的感測器，多數情況下是利用這種相互作用所呈現出的電學效應。紅外探測器主要分為光子探測器和熱敏感探測器兩大類型。其中，光子探測器按原理啊可分為光電導探測器、光伏探測器、光電磁探測器和量子阱探測器。光子探測器的材料有PbS,PbSe,InSb,HgCdTe(MCT),GaAs/InGaAs等，其中HgCdTe和InSb斗需要在低溫下才能工作。光子探測器按其工作溫度又可分為製冷型（低溫）紅外探測器和非製冷（室溫）型紅外探測器，製冷光子探測器常使用於優質熱成像等性能要求較高的場合。

紅外探測器的發展

總的來說，紅外技術的發展歷史就是紅外探測器的不斷更新的歷史。從1800年，F.W.赫歇爾發現紅外輻射時使用的水銀溫度計，到19世紀30年代，首次出現紅外光譜儀。從40年代初，以PbS紅外探測器為代表的光電型紅外探測器的問世；到50年代，半導體物理學的迅速發展對光電型紅外探測器的新的推動；再到60年代初期，對於1-3μm、3-5μm和8-13μm三個重要的大氣視窗都有了性能優良的紅外探測器；直到60世紀中葉，8-12μm Hg1-x Cdx Te已發展到實用化水平，最後到二十世紀末，出現了非製冷熱成像技術，紅外技術的每一次攻堅，都是紅外探測器的一次變革。

紅外技術的套用

紅外技術的套用很廣，下面簡單介紹一下紅外技術在軍事、冶金、鐵路、煤礦和消防領域的套用。隨著紅外技術的日趨成熟，實用化的紅外器件將會越來越多的套用到生活和生產的方方面面，像動物醫療、城市安全、食品封裝等等，套用範圍之廣也不是一下子就能羅列出來的。

軍事

紅外技術的持續發展與其在軍事領域的實際意義是緊密相連的。熱成像系統在軍事上的套用主要包括：火控觀瞄、防空返到、精確制導和偵察監視。

冶金

在冶金行業內，紅外技術也得到了廣泛的套用。對於冶金工業，特別是鋼鐵行業，紅外診斷檢測的套用範圍包括：窯爐裝料面測定；各種窯爐、鐵水包、鋼水包內襯的缺陷診斷和厚度估算；冷卻壁損壞診斷、爐瘤診斷、工藝參數的控制與檢測、熱損耗估算等。診斷的主要手段就是紅外熱像儀的使用。

鐵路

在鐵路方面，為了保障鐵路列車的安全運行，實時檢測運行車輛軸溫、探測熱軸，很多情況下需要引進紅外熱軸探測術已經更新到第三代，三代機還需要在實踐中不斷改進，而二代機已經成為目前最主要的紅外軸溫探測設備，其性能可靠穩定，完全適應我國車型複雜、使用環境惡劣的實際情況。

煤礦

煤礦業力，煤礦開採壞境的惡劣是眾所周知的，煤礦事故時有發生。一次，對煤礦作業現場的檢測就顯得極其重要。紅外測量儀能夠根據鬆動岩石和岩石母體之間形成的空氣隔離帶產生的溫差，通過逐點掃描，及時探測出溫度的變化，從而將事故防範於未然。另一方面，很多中、下型礦井，主要依靠爆炸採煤，紅外測溫儀可根據爆點熱能減少瞎炮的幾率。紅外測溫儀還可以檢測皮帶機軸承溫度，預防皮帶機過負荷著火；檢測煤壁溫度，判斷煤層的著火點；帶電檢測各類電氣設備的熱故障。總而言之，紅外測溫儀對煤礦安全生產有著極其重要的意義。

消防搶險

隨著紅外技術的發展，熱成像技術在消防搶險中也逐步推廣和套用。在大片森林中，機載熱成像儀可以發現不明顯的隱火，防止火災的發生；同時，機載熱成像儀還能探測出未息的營火和冒煙的餘燼，以防止復燃。