你有沒有想過為什么用熱像儀拍攝的圖像是紅色、藍(lán)色和黃色的網(wǎng)格，或者為什么它們?cè)谝挂曋惺呛谏桶咨模?

本文將提供這些答案——以及更多。我們將研究前視紅外技術(shù)（俗稱熱成像）背后的基礎(chǔ)物理和技術(shù)；幫助您選擇合適的紅外熱像儀。

今天，熱量被用于許多不同的場景——公用事業(yè)和能源公司使用它來查看房屋可能通過裂縫失去熱量的位置。警方用它從直升機(jī)上定位嫌疑人。熱像儀用于先進(jìn)車輛，以查看和分類難以用自動(dòng)駕駛汽車上的典型攝像頭仔細(xì)檢查的物品。氣象站用它來跟蹤風(fēng)暴和颶風(fēng)。醫(yī)用紅外熱像儀用于診斷不同的病癥和疾病。紅外熱像儀安裝在船上，以幫助船員發(fā)現(xiàn)冰山和落水乘客。這項(xiàng)技術(shù)還有許多其他令人興奮的應(yīng)用。

熱像儀是如何工作的？

人眼可以看到被太陽或其他可見光譜中特定波長的光照射的物體。相比之下，熱像儀"看到"紅外光譜內(nèi)物體發(fā)出的熱量或電磁輻射。

紅外光是稱為光子的小粒子的電磁輻射。溫度高于絕對(duì)零 (-273°C 或 -459.69°F) 的所有物體都會(huì)發(fā)出紅外輻射；這就是紅外熱像儀傳遞和檢測熱量的方式，即使在完全黑暗的情況下也能工作。

雖然人眼不可見，但可以感覺到紅外線輻射。如果您將手靠近熱氣騰騰的咖啡杯的一側(cè)，您會(huì)感覺到咖啡杯散發(fā)出的熱量。熱像儀可以看到這種輻射并將其轉(zhuǎn)換為我們可以用肉眼看到的圖像。

熱成像與傳統(tǒng)相機(jī)有何不同？

熱像儀產(chǎn)生的圖像類似于可見光相機(jī)的圖像。但與可見光相機(jī)不同的是，紅外傳感器檢測波長與光波長不同的電磁波。這使熱像儀能夠"看到"熱量，或者更專業(yè)地說，紅外線輻射。物體越熱，它產(chǎn)生的紅外輻射就越多。

換句話說，紅外成像使我們能夠看到物體表面散發(fā)的熱量；因此測量框架中各種物體的溫度并為每個(gè)溫度分配一種顏色的陰影。這也使相機(jī)能夠用作熱成像相機(jī)以進(jìn)行精確的溫度測量。

較冷的溫度通常表示為某種藍(lán)色、紫色或綠色，而較暖的溫度表示為紅色、橙色或黃色。

有些相機(jī)使用灰度代替。來自安全攝像頭的夜間鏡頭總是黑白的。這背后有一個(gè)很好的理由；人眼能夠更好地區(qū)分黑色和白色，而不是區(qū)分其他深淺的顏色，例如紅色或藍(lán)色。正因?yàn)槿绱?，大多?shù)夜視相機(jī)使用單色濾鏡，讓我們更容易理解圖像上的內(nèi)容。這也是警用直升機(jī)使用灰度來突出嫌疑人的原因。

非制冷熱像儀和制冷熱像儀有什么區(qū)別？

熱像儀使用非冷卻或冷卻傳感器來檢測電磁輻射。

在更常見的非制冷熱像儀中，紅外檢測元件包含在一個(gè)在室溫下工作的單元中。相比之下，冷卻相機(jī)使用低溫冷卻至約 77 華氏度、-321 華氏度（-196 攝氏度）的探測器。由于它們的元件被冷卻，與非冷卻系統(tǒng)相比，這些冷卻系統(tǒng)提供了更好的靈敏度，因此能夠區(qū)分較小的溫度變化。

現(xiàn)在，讓我們花點(diǎn)時(shí)間了解一下 IR 紅外熱成像相機(jī)的物理原理。

電磁頻譜

紅外光譜僅構(gòu)成整個(gè)電磁光譜的一部分（如圖所示），根據(jù)波長的不同，紅外光譜又具有三個(gè)有效范圍：

• 長波紅外 (LWIR) (7.5-14μm) – 通常用于非制冷紅外攝像機(jī)；

• 中波紅外 (MWIR) (3-5μm) – 通常用于冷卻紅外熱像儀；

• 短波紅外 (SWIR) (1-3μm) – 通常用于主動(dòng)照明夜視技術(shù)。

較長的波使光子能夠穿過具有較大粒子（例如灰塵或霧）的環(huán)境。因此，為 7.5-14μ 波長設(shè)計(jì)的非制冷設(shè)備更適合多塵或多霧的環(huán)境。非制冷相機(jī)還提供比制冷相機(jī)更實(shí)惠的紅外解決方案。

當(dāng)波長較短時(shí)，光子具有更多能量。因此，支持 3-5μ 的冷卻設(shè)備適用于更遠(yuǎn)距離的監(jiān)視任務(wù)。