热像仪还是红外相机
红外相机与热像仪之间的差异
红外相机与热像仪经常被相提并论,但它们在功能和作用上有着显著的区别。从最广泛的意义上讲,热像仪是红外相机的一个特定子集。所有的热像仪都属于红外相机,但并非所有的红外相机都能像热像仪那样具备测量温度的能力。
红外相机可以指代任何探测红外辐射的摄像设备,包括用于夜视或特定机器视觉的设备。而热像仪(也称为红外热成像仪)则是一种专门用于感测表面温度,并提供经过补偿和校准的温度信息的红外设备。
在 Optris,由于在日常使用中两者的界限并不严格,“红外相机”和“热像仪”这两个术语经常交替使用。由于所有 Optris 热像仪都是辐射测量型的,并且都在红外波段内工作,因此这两个术语在实际应用中的区分并不那么重要,它们通常被用来指代相同的产品。
热像仪专为直接测量物体发射的红外能量,并将其转化为温度分布图像而设计。热像仪能感测其视场内所有物体的热特征,并生成一幅热分析图,在该图像中,像素的强度或颜色代表了物体的温度。这些热像仪是以辐射测量的方式进行工作的。
辐射测量型热像仪经过了基于已知温度标准的校准,并综合考虑了热发射的物理特性、传感器响应以及光学透射率等因素。这使得输出的图像能够为每个像素提供绝对的温度信息。
与普通的红外相机不同,热像仪提供的是具体的温度值,而不仅仅是亮度级别。热图像中的每个像素都对应着一个真实、可测量的表面温度。除了目视检查之外,这些数据还可用于定量分析、过程控制和自动化决策。Optris 热像仪之所以被称为辐射测量型设备,是因为它们是经过校准的温度测量仪器,而不仅仅用于红外可视化。
由于用途不同,红外相机和热像仪采用了不同的传感器技术。典型的用于近红外红外相机可能会使用硅基传感器或图像增强管,来捕捉刚好超出可见光范围的红外光子。这些传感器对红外光的处理方式与可见光非常相似,输出的图像亮度对应于照射到每个像素上的红外光量。
另一方面,热像仪通常采用微测辐射热计或其他热探测器阵列,而非标准的光电传感器。微测辐射热计是一种微型热传感器,通常由氧化钒或非晶硅等材料制成,当被入射的红外辐射加热时,其电阻会发生变化。传感器阵列中的每个像素吸收来自场景的红外能量,并按与入射红外通量成正比的幅度升温。热像仪将这些变化作为每个像素的电信号读取出来。由于热探测器即使在没有入射辐射的情况下也会产生信号,因此每个像素都有其暗值,形成一个必须从测量值中减去的偏移量。因此,热像仪会定期执行自校准(称为非均匀性校正,NUC),以保持整个探测器的测量精度。为此,一个经过黑化处理、充当黑体作用的快门挡片(Shutter flag)会定期遮挡探测器,以记录当前的暗帧。然后将这些值从后续的图像中减去。在设备预热期间,芯片温度的漂移需要频繁进行快门挡片循环,以维持测量的准确性。

热像仪需要进行辐射测量校准,才能将传感器信号准确转化为温度读数。它们会追踪每个像素所捕获的红外辐射强度,并利用内部模型与校准数据来推算该像素对应物体的真实温度。非辐射测量型红外相机可能会生成看起来相似的图像,但其像素强度与真实温度之间没有任何固定的对应关系。它们仅代表红外光谱中的相对亮度级别。
热像仪能够可视化并测量热量,而其他红外相机仅能可视化红外光谱中的光。
区分热像仪与纯视觉红外相机的实际应用案例
在实际应用中,所有的热像仪都属于红外相机,但它们构成了一个专为辐射热成像(Radiometric thermography)设计的特殊类别。许多设备都可以被称为“红外相机”(从夜视仪到对红外线敏感的机器视觉摄像机),但这些设备可能并不具备热成像(测温)功能。
例如,夜间的安防红外相机可能会用近红外光照射整个区域,并捕获反射的红外线,从而在黑暗中生成清晰的图像。非热成像红外热像仪能够生成具有丰富物体细节的图像,但这些图像本质上无法告知您物体的具体温度,因为这些摄像机未经过辐射测量校准,并且可能没有用于偏移量校正的内置快门。
为了进一步说明,我们来看一个工业应用案例:假设工厂里有一台传送带式烤箱,我们需要确保产品被加热到 200°C。安装在烤箱出口处的热像仪可以直接测量每个产出物品的温度,通过热图像显示处于目标温度的物品发出明亮的光,甚至在任何物品加热不足时触发警报。而普通的红外相机,即使能在黑暗中看到这些物品,也只能提供基于红外对比度的灰度或伪彩色视图。如果物品热到发红(可见光范围内),它可能会显示物品在发光;但在 200°C 时,它们可能不会产生肉眼可见的光。因此,热像仪能够提供用于工艺控制的实际测量数据,而通用的红外相机只能提供视觉层面的检查
在热像仪与红外相机之间做出选择
在工程语境中,选择红外热像仪还是热像仪,归根结底取决于您所需要获取的信息类型。
当红外视觉成像足以满足需求时,请使用红外(非热成像)热像仪: 如果目标是在黑暗中或透过特定的光学滤光片观察物体,或者在红外照明下执行视觉检测,那么标准的红外热像仪是合适的选择。与热像仪相比,这些设备通常成本更低,并且能够为识别物体提供更高的图像分辨率和清晰度。在工业自动化领域,红外热像仪有时会与可见光相机配合使用,以提供额外的对比度,从而增强视觉分析能力。
当需要实际的温度数据时,请使用热像仪: 如果任务涉及温度的监测或控制(例如将工艺过程保持在热容差范围内、保护设备免受过热损坏或探测热异常现象),那么一台经过校准的热像仪将是不可或缺的。

