红外热像仪的发展及市场需求
红外热像仪是一种用来探测目标物体的红外辐射,原理是通过光电转换、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。
红外热像仪具有很高的应用价值和民用价值。在市场方面,红外热像仪可应用于夜视侦查、瞄具、夜视导引、红外搜索和跟踪、卫星遥感等多个领域;在工业行业方面,红外热像仪可以用于材料缺陷的检测与评价、建筑节能评价、设备状态热诊断、生产过程监控、自动测试、减灾防灾等诸多方面。
近年来,我国红外热像仪市场需求处于一个快速增长期。我国红外热像仪市场的潜在需求要远大于实际需求:虽然当前我国民用红外热像仪市场的年需求约为6亿元,但从长期来看,zhong'guo红外热像仪市场的潜在需求可达500-600亿元。
未来5年,预计我国红外热像仪市场的年均增长率可达20%。 随着红外热图像处理技术、在线检测技术、小型化设计技术的日益成熟以及相关组件制造成本的降低,红外热像仪也被广泛应用在各个民用领域,在工业控制、电力检测、汽车夜视、石化安全控制以及医学诊断等领域发挥着重要的作用,市场前景十分可观。
一、温度分辨率
红外热像仪的温度分辨率是指红外热像仪使观察者能从背景中的分辨出目标辐射的小温度AT。通常使用NETD来表述该性能指标。
红外热像仪的温度分辨率体现了一台红外热像仪的温度敏感性,温度分辨率越小则意味着红外热像仪对温度的变化感知越明显。因此在选择红外热像仪的时候尽量选择此参数值小的。红外热像仪测试被测物的主要目的是通过温度差异找出温度故障点,测量单个点的温度值并没有太大意义,主要是通过温度差异来找相对的热点,起到预维护的作用。
二、空间分辨率
空间分辨率指的是在使用红外热像仪观测时,红外热像仪对目标空间形状的分辨能力。一般来说,来说空间分辨率越小测温越准确,空间分辨率较小时,被测小目标覆盖了红外热像仪的像素,测试的温度即被测目标的温度;空间分辨率较高,被测的小目标不能完全覆盖红外热像仪的像素,测试目标就会受到其环境辐射的影响,测试温度是被测目标及其周围温度的平均温度,数值不够准确。
红外热像仪的空间分辨率通常以mrad(毫弧度)为单位表示。mrad的值越小,表明其分辨率越高。弧度值乘以半径约等于弦长,即目标的直径。
红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上,从而获得红外热像图,这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。
红外热像仪的使用包括一下几大步:
1、调整焦距
2、选择正确的测温范围
3、了解最大测量距离
4、仅仅要求生成清晰红外热图像,还是同时要求精确测温?
5、工作背景单一
6、保证测量过程中红外热像仪平稳
具体步骤如下:
1、调整焦距
可以在红外图像存储后对图像曲线进行调整,但是无法在图像存储后改变焦距,也无法消除其他杂乱的热反射。保证第一时间操作正确性将避免现场的操作失误。仔细调整焦距!如果目标上方或周围背景的过热或过冷的反射影响到目标测量的精确性时,试着调整焦距或者测量方位,以减少或者消除反射影响。
2、选择正确的测温范围
是否了解现场被测目标的测温范围?为了得到正确的温度读数,请务必设置正确的测温范围。当观察目标时,对仪器的温度跨度进行微调将得到较佳的图像质量。这也将同时会影响到温度曲线的质量和测温精度。
3、了解最大的测量距离
当测量目标温度时,请务必了解能够得到精确测温读数的最大测量距离。对于非制冷微热量型焦平面探测器,要想准确地分辨目标,通过热像仪光学系统的目标图像必须占到9个像素,或者更多。如果仪器距离目标过远,目标将会很小,测温结果将无法正确反映目标物体的真实温度,因为红外热像仪此时测量的温度平均了目标物体以及周围环境的温度。为了得到精确的测量读数,请将目标物体尽量充满仪器的视场。显示足够的景物,才能够分辨出目标。与目标的距离不要小于热像仪光学系统的最小焦距,否则不能聚焦成清晰的图像。
4、仅仅要求生成清晰红外热图像,还是同时要求精确测温
这之间有什么区别吗?一条量化的温度曲线可用来测量现场的温度情况,也可以用来编辑显着的温升情况。清晰的红外图像同样十分重要。但是如果在工作过程中,需要进行温度测量,并要求对目标温度进行比较和趋势分析,便需要记录所有影响精确测温的目标和环境温度情况,例如发射率,环境温度,风速及风向,湿度,热反射源等等。
5、工作背景单一
例如,天气寒冷的时候,在户外进行检测工作时,你将会发现大多数目标都是接近于环境温度的。当在户外工作时,请务必考虑太阳反射和吸收对图像和测温的影响。因此,有些老型号的红外热像仪只能在晚上进行测量工作,以避免太阳反射带来的影响。
6、保证测量过程中仪器平稳
现在所有的长波NEC红外热像仪都可以达到60Hz帧频速率,因此在拍摄图像过程中,由于仪器移动可能会引起图像模糊。为了达到可以的效果,在冻结和记录图像的时候,应尽可能保证红外热像仪平稳。当按下存储按钮时,应尽量保证轻缓和平滑。即使轻微的仪器晃动,也可能会导致图像不清晰。推荐在胳膊下用支撑物来稳固,或将仪器放置在物体表面,或使用三脚架,尽量保持稳定。
红外热像仪是热像仪的一个分支,比较早应用在军事中,用来观测战争情况,了解敌军情报信息,能够很好地帮助指挥官做出正确的决策,为一些战争做出了不可磨灭的贡献。
但作为一种特别的仪器,它具有自己独特的使用参数,正是这些参数才使得红外热像仪与众不同、具有了如此多的作用与功能。
红外热像仪的基本参数主要有以下几种:
1.视场视场:是光学系统视场角的简称。
它表示能够在光学系统像平面视场光阑内成像的空间范围。
当目标位于以光轴为轴线,顶角为视场角的圆锥内的任一点(在一定距离内)时能被光学系统发现,即成像于光学系统像平面的视场光阑内。
即使物体能在热像仪中成像的物空间的*大张角叫做视场,一般是ao×βo的矩形视场。
2.光谱响应:红外探测器对各个波长的入射辐射的响应称为光谱响应。一般的光电探测器均为选择性探测器。
3.空间分辨率:应用热像仪观测时,热像仪对目标空间形状的分辨能力。
本行业中通常以mrad(毫弧度)的大小来表示。mrad的值越小,表明其分辨率越高。
弧度值乘以半径约等于弦长,即目标的直径。如1.3mrad的分辨率意昧着可以在100m的距离上分辨出1.3×10-3×100=0.13m=13厘米的物体。
4.热灵敏度:可以简单定义为仪器或使观察者能从背景中**地分辨出目标辐射的*小温度ΔT。民用热成像产品通常使用NETD来表述该性能指标。
5.帧频:帧频是热像仪每秒种产生完整图像的画面数,单位为Hz。一般电视帧频为25Hz。
根据热像仪的帧频可分为快扫描和慢扫描两大类。电力系统所用的设备一般采用快扫描热像仪,否则就会带来一些工作不便。
6.探测识别和辨认距离探测、识别和辨认距离;这些是使用者很关心的性能指标。
为每个使用者自身素质和仪器给出的图像质量的差异以及严格定义的困难(探测性能是一个多种因素的复杂函数)这里只给出大致形象的定义:
探测距离是能将目标与背景及一些引起注意的目标清晰分别开来的*大临界;
识别距离是将探测的目标能大致分出种类的距离,如果车辆还是舰船;辨认距离是在分别出种类的基础上的细分,如车辆是坦克还是汽车。