红外热像仪

传统的可见光热像仪使用可见光谱生成图像，而红外热像仪则不同，它使用红外光谱，因为所有高于绝对零度的物体都会发出热辐射能量。这一基本原理使红外热像仪能够检测和显示场景中的热量差异。

在红外热像仪中，光学镜头系统将热辐射产生的热量变化聚焦到探测器阵列上。该阵列由许多像素组成，每个像素对应场景中的一个特定区域。每个像素检测到的红外辐射强度表示该位置的物体温度。根据所使用的红外波长光谱，这些相机中的传感器探测器可能会采用不同的技术，例如波长计或红外光电探测器。

当红外热像仪视场内物体的红外辐射照射到探测器上时，会改变传感器材料的电特性，如阻抗。波长计的吸收元件通常由电阻随温度变化而显著变化的材料制成。随着吸收元件温度的升高，其电阻也会发生变化。在其他情况下，红外热像仪使用半导体材料将红外光转换成电流。这些装置的工作原理是量子效应，光子入射到光电二极管表面会产生电子-空穴对。这些红外设备必须冷却到非常低的温度，以实现低噪声。它们需要更多的维护，价格也更昂贵。

照相机的电子设备对这些信号进行放大、数字化和处理，以生成可视图像。在大多数红外热像仪中，快门装置通过校正偏移和不均匀性来定期校准传感器阵列，从而确保精确的强度测量。

相机内的软件通过应用校准数据处理数字化信号，将红外辐射强度转换为温度值。通过这种转换，可以进行精确的非接触式温度测量，从而实现温度控制、温度分析和基于预定义阈值的警报触发。

红外热像仪不是万能的。它们有各种光谱范围、测量范围、速度、灵敏度和分辨率，可满足各种应用要求和预算限制。例如，有些红外热像仪专为检测长波红外辐射而设计，这对某些工业应用来说非常重要；而另一些红外热像仪可能针对中波红外辐射进行了优化，这更适合不同的环境条件。这种适应性确保了红外热像仪能够满足各种需求。

红外热像仪的性能和功能由多个因素决定。光谱范围是指红外热像仪对红外光谱的特定部分敏感，这影响到它对不同应用的适用性。测量范围是指红外热像仪能准确测量的温度范围。速度是指红外热像仪捕捉和处理图像的速度，这对涉及快速移动物体或实时监控的应用至关重要。灵敏度指热像仪检测微小温差的能力，这对于高精度应用至关重要。分辨率决定了红外图像的清晰度和细节，分辨率越高，温度数据越详细、准确。

要为特定应用选择合适的红外热像仪，必须考虑使用案例的具体需求和限制因素。对于工业应用而言，环境条件、所需的测量精度以及要测量的特定温度等因素至关重要。此外，在冷却红外热像仪和非冷却红外热像仪之间进行选择也会影响性能和成本。冷却型红外热像仪使用低温冷却系统来提高灵敏度和分辨率，成本较高，结构复杂，但在要求苛刻的应用中性能优越。而非制冷型红外热像仪则更具成本效益和坚固性，适用于更广泛的应用。