紅外熱像儀工作原理及在建筑應(yīng)用分析

2013-11-14 17:41 來源:電子信息網(wǎng) 作者:蒲公英

一、紅外熱像儀的發(fā)展歷史

自從1800年赫謝爾利用水銀溫度計(jì)制作的最原始的熱敏探測(cè)器發(fā)現(xiàn)了紅外輻射以來,人們就開始不斷運(yùn)用各種方法對(duì)紅外輻射進(jìn)行檢測(cè),并根據(jù)紅外光的特點(diǎn)而加以應(yīng)用,相繼制成了各種紅外探測(cè)器,如熱敏型輻射探測(cè)器(溫差電偶探測(cè)器、電阻測(cè)輻射熱計(jì)、熱釋電探測(cè)器)和半導(dǎo)體光電探測(cè)器(光電導(dǎo)探測(cè)器、光伏型探測(cè)器等)。最初,人們只能以單個(gè)探測(cè)單元通過光機(jī)掃描的方式并協(xié)同低溫制冷器來實(shí)現(xiàn)圖像探測(cè);后來,則出現(xiàn)了探測(cè)單元數(shù)目在一萬以上,且自帶有信號(hào)讀出電路的二維N×M元焦平面陣列(FPA)探測(cè)器;而現(xiàn)今,集成了探測(cè)器后續(xù)信號(hào)處理電路,包括信號(hào)讀出電路、前放、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等的第三代被稱為“靈巧” (smart)凝視的大陣列焦平面也已開始嶄露頭角。

紅外焦平面熱像儀是一種可探測(cè)目標(biāo)的紅外輻射,并能通過光電轉(zhuǎn)換、電信號(hào)處理等手段,將目標(biāo)物體的溫度分布圖像轉(zhuǎn)換成視頻圖像的設(shè)備,是集光、機(jī)、電等尖端技術(shù)于一體的高科技產(chǎn)品。因其具有較強(qiáng)的抗干擾能力,隱蔽性能好、跟蹤、制導(dǎo)精度高等優(yōu)點(diǎn),在軍事及民用領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。

二、紅外熱像探測(cè)器的分類

紅外熱像探測(cè)器的焦平面上排列著感光元件陣列,從無限遠(yuǎn)處發(fā)射的紅外線經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)成像在系統(tǒng)焦平面的這些感光元件上,探測(cè)器將接受到光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并進(jìn)行積分放大、采樣保持,通過輸出緩沖和多路傳輸系統(tǒng),最終送達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)形成圖像。

紅外焦平面陣列分類有:

1、根據(jù)制冷方式劃分制冷型和非制冷型。

2、依照光輻射與物質(zhì)相互作用原理劃分為光子探測(cè)器與熱探測(cè)器兩大類。

3、按照結(jié)構(gòu)形式劃分為單片式和混成式兩種。

4、按成像方式劃分為掃描型和凝視型兩種

5、根據(jù)波長(zhǎng)劃分:1~3μm的短波紅外、3~5μm的中波紅外、8~14μm的長(zhǎng)波紅外三種不同波長(zhǎng)的探測(cè)器。

三、紅外熱像技術(shù)在國(guó)內(nèi)應(yīng)用狀況

隨著科技的進(jìn)步,目前紅外熱像技術(shù)除在軍事領(lǐng)域外,在民用領(lǐng)域也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展?,F(xiàn)在在民用領(lǐng)域使用的紅外熱像儀探測(cè)波段為8~14μm長(zhǎng)波的非制冷焦平面凝視型紅外熱成像儀,其體積、重量、操作性均比第一代制冷型紅外熱像儀有了很大的改進(jìn)。

紅外熱像儀在國(guó)內(nèi)現(xiàn)主要應(yīng)用于如下行業(yè):

l 建筑檢測(cè):檢測(cè)房屋的節(jié)能、滲漏和空鼓等狀況。

l 設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù):主要對(duì)設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行巡檢,提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的問題。

l 研發(fā)與品質(zhì)管理:主要對(duì)產(chǎn)品的發(fā)熱狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè),提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

l 消防:搜救和日常防火安全檢測(cè)。

l 其他:如科研、教育、醫(yī)療等。

四、紅外熱像技術(shù)在國(guó)內(nèi)建筑檢測(cè)的應(yīng)用狀況

目前,紅外熱像儀在國(guó)內(nèi)部分建筑行業(yè)已經(jīng)開始使用,主要應(yīng)用有:

建筑安全檢測(cè):建筑滲漏檢測(cè)

白蟻防治

空鼓及外墻飾面粘貼缺陷檢測(cè)

建筑電氣檢測(cè)

建筑節(jié)能檢測(cè):節(jié)能材料檢測(cè)

建筑密封性檢測(cè)

暖通系統(tǒng)檢測(cè)

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紅外熱像儀

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