熱成像原理
熱成像原理是指一種被稱為“紅外熱成像”的技術(shù)能夠?qū)彷椛鋱D像轉(zhuǎn)換成可見光圖像的技術(shù)，它能讓人們看到過去看不到的東西。實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)換的設(shè)備稱為熱像儀，通過這個熱像儀，可以讓我們在漆黑的夜里看到有如白天的景象。
?基本介紹 編輯本段
自然界中的物體，除了具有我們所熟悉的可見光圖像外，還具有一種紅外熱輻射圖像，但人的肉眼看不到紅外熱輻射，這是因為它所發(fā)出的是紅外線，為不可見光。
如今，一種被稱為“紅外熱成像”的神奇技術(shù)能夠?qū)彷椛鋱D像轉(zhuǎn)換成可見光圖像。
基礎(chǔ)原理 編輯本段
現(xiàn)在我們來看看熱像儀是如何完成這一轉(zhuǎn)換的。光機(jī)掃描機(jī)構(gòu)將紅外望遠(yuǎn)鏡所接收的景物熱輻射圖分解成熱輻射信號，并聚焦到紅外探測器上，探測器與圖像視頻系統(tǒng)一起將熱輻射信號放大并轉(zhuǎn)換成視頻信號，通過顯示器人們就可以看到一幅幅神奇的畫面。熱像儀能夠在幾百分之一攝氏度內(nèi)識別出溫度的微小差異。
熱成像技術(shù)是根據(jù)所有物體都發(fā)熱這一事實來實現(xiàn)的。盡管許多物體從外表看不出什么，但在其上仍有冷熱之分。借助熱圖上的顏色我們可以看到溫度的分布，紅色、粉紅表示比較高的溫度，藍(lán)色和綠色表示了較低的溫度。
科學(xué)原理 編輯本段
所有不處于絕對零度的物體，均會發(fā)出不同波長的電磁輻射，物體的溫度越高，分子或原子的熱運(yùn)動越劇烈，則紅外輻射越強(qiáng)。輻射的頻譜分布或波長與物體的性質(zhì)和溫度有關(guān)。衡量物體輻射能力大小的量，稱為輻射系數(shù)。黑顏色或表面顏色較深的物體，輻射系數(shù)大，輻射較強(qiáng)；亮顏色或表面顏色較淺的物體，輻射系數(shù)小，輻射較弱。
人眼僅能看到很狹窄的一段波長的電磁輻射，稱為可見光譜。而對于波長在0.4um以下或0.7um以上的輻射，人眼則無能為力了。電磁波譜中紅外區(qū)域的波長在0.7um~1mm之間，人眼看不到紅外輻射。
現(xiàn)代的熱成像裝置工作在中紅外區(qū)域（波長3~5um）或遠(yuǎn)紅外區(qū)域（波長8~12um）。通過探測物體發(fā)出的紅外輻射，熱成像儀產(chǎn)生一個實時的圖像，從而提供一種景物的熱圖像。并將不可見的輻射圖像轉(zhuǎn)變?yōu)槿搜劭梢姷摹⑶逦膱D像。熱成像儀非常靈敏，能探測到小于0.1℃的溫差。
工作時，熱成像儀利用光學(xué)器件將場景中的物體發(fā)出的紅外能量聚焦在紅外探測器上，然后來自與每個探測器元件的紅外數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的視頻格式，可以在標(biāo)準(zhǔn)的視頻監(jiān)視器上顯示出來，或記錄在錄像帶上。由于熱成像系統(tǒng)探測的是熱而不是光，所以可全天候使用；又因為它完全是被動式的裝置，沒有光輻射或射頻能量，所以不會暴露使用者的位置。
紅外探測器分為兩類：光子探測器和熱探測器。光子探測器在吸收紅外能量后，直接產(chǎn)生電效應(yīng)；熱探測器在吸收紅外能量后，產(chǎn)生溫度變化，從而產(chǎn)生電效應(yīng)。溫度變化引起的電效應(yīng)與材料特性有關(guān)。
光子探測器非常靈敏，其靈敏度依賴于本身溫度。要保持高靈敏度，就必須將光子探測器冷卻至較低的溫度。通常采用的冷卻劑為斯太林（Stirling）或液氮。
熱探測器一般沒有光子探測器那么高的靈敏度但在室溫下也有足夠好的性能，因此不需要低溫冷卻。
主要應(yīng)用 編輯本段
從第二次世界大戰(zhàn)開始，熱成像技術(shù)就已應(yīng)用在軍事上。由于這種儀器是靠熱輻射來工作的，它能夠透過漆黑的戰(zhàn)場讓士兵們清楚地看到敵方的行蹤。又由于它為無源性接收系統(tǒng)，比無線電雷達(dá)等可見光裝置更安全、隱蔽。
現(xiàn)在，熱成像技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在日常生活當(dāng)中。一個重要應(yīng)用是診斷疾病，大家都知道，當(dāng)某一部位出現(xiàn)炎癥時，體溫會升高，測量體溫能夠判斷有無炎癥，但不能確定炎癥的具體位置，而熱像儀可以直觀給出人體溫度場分布圖，將病變的熱圖與正常熱圖比較，就可以從異常變化上診斷病的部位。熱成像技術(shù)也能在手術(shù)室大顯身手。當(dāng)血液流經(jīng)剛剛被安置的動脈血管時，熱像儀上的動脈管的顏色由灰變白，而在通常情況下，肉眼是很難觀察到血管是否暢通無阻的。
與診斷疾病類似，高壓輸變電的電器部件、火車軸箱、電路板等出現(xiàn)故障，也可以用熱像儀直接觀測檢查，避免故障帶來的損失。熱像儀也可以用于地質(zhì)調(diào)查，地?zé)崽讲椋种脖环植迹髿馀c海洋監(jiān)測，火災(zāi)的發(fā)現(xiàn)與救援。熱像儀可以幫助救援者發(fā)現(xiàn)那些被濃煙和黑暗隱僻住的遇難者，從而救出他們。
熱成像技術(shù)還能幫助科學(xué)家們進(jìn)一步探索宇宙的奧秘。可以預(yù)期未來熱成像技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)玫礁浞值拈_發(fā)，推廣和普及。
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