时间：2023-03-21       编辑：本站

红外连续变焦镜头发展情况（长波红外热像仪-中波红外热像仪）

一、引言

虽然早在1800年物理学家赫歇尔就发现了红外线，但红外热成像技术的实际应用却始于第二次世界大战期间。红外热成像即根据热力学零度以上一切物体都在发射热红外线的原理，通过感应红外线然后呈现出肉眼可见的图像。

红外热成像系统具有被动工作方式、环境适应性好、隐蔽性好、抗干扰能力强，能在一定程度上识别伪装目标，且设备体积小、质量轻、功耗低等特点，同时由于红外探测具有较强的穿透烟、雾、霾、雪、尘埃等限制的能力，且它是跟据目标和背景间的温差和发射率差异来进行目标探测，其识别伪装的能力比可见光系统强，因此广泛应用于航空吊舱、无人机遥感、光电经纬仪、天文观测、卫星对地观测设备、空间目标识别设备、地面成像设备、舰载成像设备等系统中，受到众多相关科研人员的关注。

二、红外热成像系统概述

1、红外线的概念和特性

红外线是一种人眼不可见的光波，在电磁波连续波谱中位于可见光和无线电波中间，其波长范围在0.78-1000微米之间。按照波长的长短，红外线分为三部分，即近红外线，波长范围在0.78-2.50微米之间；中红外线，波长范围在2.50-25微米之间；远红外线，波长范围在25-l000微米之间。（光谱学中对波段的划分方法尚不统一）

红外热成像系统的温度分布图像显示和复杂环境下视觉增强两项基本功能源于红外线的下列两种属性：

（1）与物体温度相关性

红外线辐射是基于物体分子的热运动，所有温度高于绝对零度（－273.15℃）的物质，其内部的分子和原子都在不停的运动，温度越高，热运动就越剧烈，辐射的能量就越大。红外线热辐射能量的大小，直接和物体的温度相关。

（2）穿透性

红外辐射的能量在大气传输中会产生损失，尤其在一些恶劣的天气条件下。但红外线中，存在两个穿透性强、透明度高的波段，即3-5微米和8-14微米的红外线，被称之为“大气窗口”。其中3-5微米波段红外线对雨天、雾天等湿度大的气候条件穿透性尤其强，而8-14微米波段的红外线在沙尘条件下作用距离较其他波段更长。

2、红外热成像系统的工作原理

红外热成像系统是一种用来探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、电信号处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的高科技产品，涉及光学、机械、微电子、物理学、计算机、图像处理等多个学科的综合与交叉。红外光学系统、探测器、后续电路和嵌入式图像处理软件是红外热像仪的重要组成部分，红外热成像系统的工作原理图如下:

红外热成像系统主要的作用是将目标物体热辐射成像在红外探测器的感光面上，探测器将红外光信号转换成数字信号量，最后通过电子处理系统把数字信号转换成人眼能看到的图像。

在红外成像系统中，光学系统和红外探测器是关键的组成部分，决定着红外成像系统的成像质量和应用范围。随着红外光学技术的长足发展及其实际应用范围的不断扩展，人们对于红外成像的质量和应用范围的要求日益增加，推动了红外成像技术的快速发展。

三、红外热像仪类别

1、测温类和非测温类红外热像仪

根据主要功能定位的不同，红外热像仪可以分为测温类和非测温类产品。

测温类红外热像仪不仅能呈现被测物的热分布情况，而且可以对其温度进行定量的测量，一般应用于将温度测量作为首要要求的商业及工业领域等。例如在电气、机械的预防维护中，只能生成红外图像而无法测量温度的红外热像仪并不能反映电气或者机械故障的所有情况；而具备测温功能的红外热像仪能够正确引导检测者对电气或机械设备的运转情况进行准确判断，将测量温度值同历史温度进行比较，或者与相同时间同类设备的温度读数进行比较，以准确判断是否发生了显著的升温、是否会导致部件失效进而带来生产隐患。测温类热像仪已广泛用于预防维护、科研、建筑检测、医疗检疫等领域。

非测温类红外热像仪只生成红外图像，不在图像中显示被测物的确切温度，非测温类红外热像仪可以广泛应用于安全监控、汽车等交通工具的辅助驾驶、海洋夜视导航、执法、缉私、搜救、边防和海防巡护、侦查等领域。

2、制冷型和非制冷型红外热像仪

根据红外探测器的工作方式不同，红外热像仪可以分为制冷型和非制冷型产品。制冷型红外热像仪是利用探测器在冷却的环境下敏感度高的特性研制的，具有灵敏度高、作用距离远等特点，但由于加装了制冷装置，整个系统更重、更复杂，功耗更大，并且价格昂贵，所以制冷型红外热像仪主要应用于军用、航天等高端领域。与制冷型红外热像仪相比，非制冷型红外热像仪虽然灵敏度较低，观测距离相对较短。但具有轻便、结构简单、低成本、低功耗、长寿命等技术优势，因此在民用领域得到广泛应用。