紅外熱像儀的發(fā)展
2014-06-10
熱像儀的發(fā)展
1800 年，英國物理學家 F. W. 赫胥爾發(fā)現(xiàn)了紅外線，從此開辟了人類應用紅外技術的廣闊道路。在第二次世界大戰(zhàn)中，德國人用紅外變像管作為光電轉(zhuǎn)換器件，研制出了主動式夜視儀和紅外通信設備，為紅外技術的發(fā)展奠定了基礎。
二次世界大戰(zhàn)后，首先由美國德克薩蘭儀器公司經(jīng)過近一年的探索，開發(fā)研制的第一代用于軍事領域的紅外成像裝置，稱之為紅外尋視系統(tǒng)（FLIR），它是利用光學機械系統(tǒng)對被測目標的紅外輻射掃描。由光子探測器接收兩維紅外輻射跡象，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換及一系列儀器處理，形成視頻圖像信號。這種系統(tǒng)、原始的形式是一種非實時的自動溫度分布記錄儀，后來隨著五十年代銻化銦和鍺摻汞光子探測器的發(fā)展，才開始出現(xiàn)高速掃描及實時顯示目標熱圖像的系統(tǒng)。
六十年代早期，瑞典 AGA 公司研制成功第二代紅外成像裝置，它是在紅外尋視系統(tǒng)的基礎上以增加了測溫的功能，稱之為紅外熱像儀。
開始由于保密的原因，在發(fā)達的國家中也僅限于軍用，投入應用的熱成像裝置可的黑夜或濃厚幕云霧中探測對方的目標，探測偽裝的目標和高速運動的目標。由于有國家經(jīng)費的支撐，投入的研制開發(fā)費用很大，儀器的成本也很高。以后考慮到在工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中的實用性，結(jié)合工業(yè)紅外探測的特點，采取壓縮儀器造價。降低生產(chǎn)成本并根據(jù)民用的要求，通過減小掃描速度來提高圖像分辨率等措施逐漸發(fā)展到民用領域。
六十年代中期，AGA 公司研制出第一套工業(yè)用的實時成像系統(tǒng)（THV），該系統(tǒng)由液氮致冷，110V 電源電壓供電，重約 35 公斤，因此使用中便攜性很差，經(jīng)過對儀器的幾代改進，1986 年研制的紅外熱像儀已無需液氮或高壓氣，而以熱電方式致冷，可用電池供電；1988 年推出的全功能熱像儀，將溫度的測量、修改、分析、圖像采集、存儲合于一體，重量小于 7 公斤，儀器的功能、精度和可靠性都得到了顯著的提高。
九十年代中期，美國 FSI 公司首先研制成功由軍用技術（FPA）轉(zhuǎn)民用并商品化的新一紅外熱像儀（CCD）屬焦平面陣列式結(jié)構(gòu)的一種凝成像裝置，技術功能更加先進，現(xiàn)場測溫時只需對準目標攝取圖像，并將上述信息存儲到機內(nèi)的 PC 卡上，即完成全部操作，各種參數(shù)的設定可回到室內(nèi)用軟件進行修改和分析數(shù)據(jù)，最后直接得出檢測報告，由于技術的改進和結(jié)構(gòu)的改變，取代了復雜的機械掃描，儀器重量已小于二公斤，使用中如同手持攝像機一樣，單手即可方便地操作。
如今，紅外熱成像系統(tǒng)已經(jīng)在電力、消防、石化以及醫(yī)療等領域得到了廣泛的應用。紅外熱像儀在世界經(jīng)濟的發(fā)展中正發(fā)揮著舉足輕重的作用。
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