什么是紅外光譜
宇宙中一切溫度高于絕對零度的物體均會向外輻射電磁波,各個波段都有,不同電磁波的波段代表不同的信息。
溫度越高,各個波段的能量都增加,且能量峰值波段頻率越高,波長越短。
以可見光(紅-紫)作為分界線,波長短的紫外光、X射線等,都對人體有一定傷害;波長長的紅外,對人體無害。
人眼只能看到可見光,通過其他成像設(shè)備,可以看到不同波段的成像信息。

紅外波段對應(yīng)的特征溫度在室溫附近,常溫鐵塊,輻射能量峰值在紅外波段;當(dāng)鐵塊溫度上升到1-2000度時,峰值波段移到可見光,所以夜晚也能看到發(fā)紅的鐵塊。
通過探測物體的紅外輻射能量帶下,可以間接測量物體表面溫度。紅外光譜范圍大致為1~14μm。
大氣存在H2O/CO2/O2等氣體,對某些波段的紅外輻射有吸收,這些波段屬于廢棄無用的。
留給紅外熱像儀使用的波段為:短波(1 ~ 2.5 μm )、中波(3 ~ 5μm)、長波(8~14μm)。不同波段需要不同的探測器。
長波紅外探測器商業(yè)化程度最高,為觀察地表上常見溫度的物體而設(shè)計(jì),絕大部分紅外成像應(yīng)用都已長波紅外為主,即便不是最優(yōu)選擇。
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紅外熱像儀原理
物體向外輻射電磁波—>鏡頭完成濾波、聚焦—>光柵濾除雜散光—>紅外能量投射到探測器上—>通過硬件、算法將能量換算成溫度和圖像。
探測器每個像素,可以看成熱敏電阻,電阻隨溫度變化。因此電磁波能量—>每個像素吸收發(fā)熱—>發(fā)熱引起電阻變化—>電壓變化,并采集,其值等效于能量變化。整個探測器真空封裝,防止像素吸熱后被空氣吸收掉。
光—>熱—>電轉(zhuǎn)換降低了系統(tǒng)響應(yīng)速度,相比于常見的光—>電器件。
紅外監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)
紅外監(jiān)測技術(shù)和其他監(jiān)測診斷技術(shù)相比,具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)操作安全:由于紅外監(jiān)測不需要與設(shè)備直接接觸,所以操作十分安全。這在帶電設(shè)備、轉(zhuǎn)動設(shè)備、高空設(shè)備的監(jiān)測中表現(xiàn)尤為突出。
(2)靈敏度高:現(xiàn)代紅外探測器對紅外輻射的探測靈敏度很高,以此類探測器為基礎(chǔ)構(gòu)成的紅外監(jiān)測設(shè)備,對溫度的分辨率很高,可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備不同部位存在的℃的溫度差別,可以監(jiān)測診斷出設(shè)備熱狀態(tài)的細(xì)微變化。
(3)診斷效率高:由于紅外探測器的響應(yīng)速度高達(dá)納秒級,因此可迅速采集、處理和顯示設(shè)備的紅外輻射,大大提高設(shè)備監(jiān)測診斷的效率。
紅外監(jiān)測技術(shù)存在的主要問題為一是紅外測量主要是表面的熱狀態(tài),不能確定物體內(nèi)部的熱狀態(tài);二是紅外無損監(jiān)測設(shè)備是高科技產(chǎn)品,更新?lián)Q代迅速,生產(chǎn)批量不大,因此與其他檢測儀器或常規(guī)監(jiān)測設(shè)備相比,價格昂貴。






