紅外熱成像儀的原理及組成

1、紅外熱成像原理

研究發(fā)現(xiàn)，自然界中一切物體的溫度都會高于*零度（零下273.15℃），由于物體內(nèi)部分子存在熱運動現(xiàn)象，不斷地向周圍空間釋放紅外光（波）。紅外光，又稱紅外線，是位于可見光和微波之間的電磁波（光），波長范圍在0.75~100 μm之間。一般把紅外線分為三部分：近紅外線（波長范圍0.75~2.5 μm）、中紅外線（波長范圍 2.5~25 μm）和遠紅外線（波長范圍 25~100 μm）。

物體的溫度越高，紅外線熱輻射能量越強，其紅外輻射能量的大小及其波長與物體溫度有著十分密切的關(guān)系。研究表明，物體輻射出的紅外線峰值波長與*溫度成反比，即物體的溫度越高，其輻射出的峰值波長越短。根據(jù)維恩位移定律，峰值波長（λ）與物體的*溫度（T）乘積為常數(shù)，即：λT=b，其中常數(shù) b=0.002 897 m·K。當(dāng)測得物體表面輻射出的波長時，即可根據(jù)維恩位移定律計算得到物體表面溫度，這就是紅外熱成像測溫技術(shù)的理論基礎(chǔ)。利用紅外熱成像技術(shù)，可以根據(jù)不同場合針對性開發(fā)設(shè)計各種遠距離測溫設(shè)備，如熱成像儀器，廣泛應(yīng)用在大流量人群場所出入口，下面將對其構(gòu)造原理進行具體介紹。

2、紅外熱成像儀構(gòu)造

紅外熱成像儀的構(gòu)造類似于一臺數(shù)碼攝像機，基本組成模塊為：紅外鏡頭、紅外探測器、信號處理電路、熱圖顯示器等。某一物體發(fā)出的紅外輻射通過熱成像鏡頭聚集到紅外線探測器上，紅外探測器將接收到的紅外輻射信號轉(zhuǎn)換為電信號并輸出，經(jīng)調(diào)整或放大后輸入到信號處理器，信號處理器對接收到的電信號進行一系列處理并轉(zhuǎn)換成圖像碼流，*在顯示器界面進行熱圖可視化顯示。

與普通鏡頭相比，紅外熱成像儀鏡頭通常使用鍺玻璃制成，鍺玻璃折射系數(shù)高，將可見光與紫外光過濾掉，只能通過紅外光。紅外探測器一般為紅外感應(yīng)元件（紅外傳感器）或晶片，從紅外焦平面陣列輸出的是模擬電信號，反映晶片單元感受到的紅外輻射能量的強弱，然后經(jīng)過模擬放大、濾波、AD（模-數(shù)）轉(zhuǎn)換后，變成適當(dāng)?shù)臄?shù)字信號再進行處理，如通常轉(zhuǎn)化為常用的圖像灰度值。對紅外焦平面陣列所有的晶片單元輸出的信號進行組合，得到二維灰度圖像，然后對不同的灰度范圍進行不同的映射處理，突出顯示我們感興趣的溫度或目標(biāo)所在的灰度區(qū)間，抑制其他不受關(guān)注的灰度區(qū)間，增強溫度的可視化效果。

通常我們在紅外熱圖顯示器觀察到的熱成像圖片是重新配色之后的，可更加方便地通過查看圖像不同顏色，直觀判斷出物體不同部位溫度的差異。由以上可知，紅外熱成像是一種可將紅外圖像轉(zhuǎn)換為熱輻射圖像的技術(shù)，該技術(shù)可在圖像中顯示溫度值。因此，熱輻射圖像中的各種像素事實上都是一個溫度測量，可實現(xiàn)對物體溫度的非接觸式測量。

此外，主控模塊（信號處理器）獲取到熱成像的整個完整圖像信息后，可通過外聯(lián)移動網(wǎng)絡(luò)信號將溫度信息傳輸?shù)诫娔X端或后臺服務(wù)器，后端的綜合一體化監(jiān)控服務(wù)平臺可以實時掌握前端的人流測溫信息，再結(jié)合人工智能人臉識別算法形成配套的解決方案。如通過設(shè)置警示溫度，實現(xiàn)對體溫異常人員的鎖定和動態(tài)實時顯示，幫助工作人員進一步對其進行篩檢或者警示。