紅外成像系統(tǒng)

紅外技術(shù)是一門研究紅外輻射的產(chǎn)生、傳播、轉(zhuǎn)化、測(cè)量及其應(yīng)用的技術(shù)科學(xué)。任何物體的紅外輻射包括介于可見(jiàn)光與微波之間的電磁波段。通常人們又把紅外輻射稱為紅外光、紅外線。實(shí)際上其波段是指其波長(zhǎng)約在0.75μm到1000μm的電磁波。通常人們將其劃分為近、中、遠(yuǎn)紅外三部分。近紅外指波長(zhǎng)為0.75-0.3μm；中紅外指波長(zhǎng)為3.0-20μm；遠(yuǎn)紅外則指波長(zhǎng)為20-1000μm。由于大氣對(duì)紅外輻射的吸收，只留下三個(gè)重要的“窗口”區(qū)，即1-3μm、3-5μm和8-13μm可讓紅外輻射通過(guò)。
紅外成像的基本原理如下圖所示：

                          紅外探測(cè)器的分類
    紅外探測(cè)器是紅外技術(shù)的核心，它是利用紅外輻射與物質(zhì)相互作用所呈現(xiàn)出來(lái)的物理效應(yīng)來(lái)探測(cè)紅外輻射的傳感器，多數(shù)情況下是利用這種相互最用所呈現(xiàn)出的電學(xué)效應(yīng)。紅外探測(cè)器主要分為光子探測(cè)器和熱敏感探測(cè)器兩大類型。其中，光子探測(cè)器按原理啊可分為光電導(dǎo)探測(cè)器、光伏探測(cè)器、光電磁探測(cè)器和量子阱探測(cè)器。光子探測(cè)器的材料有PbS,PbSe,InSb,HgCdTe(MCT),GaAs/InGaAs等，其中HgCdTe和InSb斗需要在低溫下才能工作。光子探測(cè)器按其工作溫度又可分為制冷型（低溫）紅外探測(cè)器和非制冷（室溫）型紅外探測(cè)器，制冷光子探測(cè)器常使用于優(yōu)質(zhì)熱成像等性能要求較高的場(chǎng)合。
紅外探測(cè)器的發(fā)展
    總的來(lái)說(shuō)，紅外技術(shù)的法杖歷史就是紅外探測(cè)器的不斷更新的歷史。從1800年，F(xiàn).W.赫歇爾發(fā)現(xiàn)紅外輻射時(shí)使用的水銀溫度計(jì)，到19世紀(jì)30年代，首次出現(xiàn)紅外光譜儀。從40年代初，以PbS紅外探測(cè)器為代表的光電型紅外探測(cè)器的問(wèn)世；到50年代，扳道器物理學(xué)的馴熟發(fā)展對(duì)光電型紅外探測(cè)器的新的推動(dòng)；再到60年代初期，對(duì)于1-3μm、3-5μm和8-13μm三個(gè)重要的大氣窗口都有了性能優(yōu)良的紅外探測(cè)器；直到60世紀(jì)中葉，8-12μm Hg1-x Cdx Te已發(fā)展到實(shí)用化水平，最后到二十世紀(jì)末，出現(xiàn)了非制冷熱成像技術(shù)，紅外技術(shù)的每一次攻堅(jiān)，都是紅外探測(cè)器的一次變革。
紅外技術(shù)的應(yīng)用
    紅外技術(shù)的應(yīng)用很廣，下面簡(jiǎn)單介紹一下紅外技術(shù)在軍事、冶金、鐵路、煤礦和消防領(lǐng)域的應(yīng)用。隨著紅外技術(shù)的日趨成熟，實(shí)用化的紅外器件將會(huì)越來(lái)越多的應(yīng)用到生活和生產(chǎn)的方方面面，像動(dòng)物醫(yī)療、城市安全、食品封裝等等，應(yīng)用范圍之廣也不是一下子就能羅列出來(lái)的。
1. 軍事
紅外技術(shù)的持續(xù)發(fā)展與其在軍事領(lǐng)域的實(shí)際意義是緊密相連的。熱成像系統(tǒng)在軍事上的應(yīng)用主要包括：火控觀瞄、防空返到、精確制導(dǎo)和偵察監(jiān)視。
2. 冶金
  在冶金行業(yè)內(nèi)，紅外技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)于冶金工業(yè)，特別是鋼鐵行業(yè)，紅外診斷檢測(cè)的應(yīng)用范圍包括：窯爐裝料面測(cè)定；各種窯爐、鐵水包、鋼水包內(nèi)襯的缺陷診斷和厚度估算；冷卻壁損壞診斷、爐瘤診斷、工藝參數(shù)的控制與檢測(cè)、熱損耗估算等。診斷的主要手段就是紅外熱像儀的使用。
3. 鐵路
   在鐵路方面，為了保障鐵路列車的安全運(yùn)行，實(shí)時(shí)檢測(cè)運(yùn)行車輛軸溫、探測(cè)熱軸，很多情況下需要引進(jìn)紅外熱軸探測(cè)術(shù)已經(jīng)更新到第三代，三代機(jī)還需要在實(shí)踐中不斷改進(jìn)，而二代機(jī)已經(jīng)成為目前最主要的紅外軸溫探測(cè)設(shè)備，其性能可靠穩(wěn)定，完全適應(yīng)我國(guó)車型復(fù)雜、使用環(huán)境惡劣的實(shí)際情況。
4. 煤礦
   煤礦業(yè)力，煤礦開(kāi)采壞境的惡劣是眾所周知的，煤礦事故時(shí)有發(fā)生。一次，對(duì)煤礦作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)就顯得極其重要。紅外測(cè)量?jī)x能夠根據(jù)松動(dòng)巖石和巖石母體之間形成的空氣隔離帶產(chǎn)生的溫差，通過(guò)逐點(diǎn)掃描，及時(shí)探測(cè)出溫度的變化，從而將事故防范于未然。另一方面，很多中、下型礦井，主要依靠爆炸采煤，紅外測(cè)溫儀可根據(jù)爆點(diǎn)熱能減少瞎炮的幾率。紅外測(cè)溫儀還可以檢測(cè)皮帶機(jī)軸承溫度，預(yù)防皮帶機(jī)過(guò)負(fù)荷著火；檢測(cè)煤壁溫度，判斷煤層的著火點(diǎn)；帶電檢測(cè)各類電氣設(shè)備的熱故障。總而言之，紅外測(cè)溫儀對(duì)煤礦安全生產(chǎn)有著極其重要的意義。
5. 消防搶險(xiǎn)
    隨著紅外技術(shù)的發(fā)展，熱成像技術(shù)在消防搶險(xiǎn)中也逐步推廣和應(yīng)用。在大片森林中，機(jī)載熱成像儀可以發(fā)現(xiàn)不明顯的隱火，防止火災(zāi)的發(fā)生；同時(shí)，機(jī)載熱成像儀還能探測(cè)出未息的營(yíng)火和冒煙的余燼，以防止復(fù)燃