红外热成像技术-初识篇

1672年，牛顿使用分光棱镜把太阳光(白光)分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各色单色光，证实了太阳光(白光)是由各种颜色的光复合而成。
1800年，英国物理学家F.W.赫胥尔从热的观点来研究各种色光时，偶然发现放在光带红光外的一支温度计，比其他色光温度的指示数值高。经过反复试验，这个所谓热量最多的高温区，总是位于光带最边缘处红光的外面。于是他宣布：太阳发出的辐射中除可见光线外，还有一种人眼看不见的“热线”，这种看不见的“热线”位于红色光外侧，叫做红外线。这种红外线，又称红外辐射，是指波长为0.78～1000μm的电磁波。
其中波长为0.78～1.5μm的部分称为近红外，波长为1.5～10μm的部分称为中红外，波长为10～1000μm的部分称为远红外线。而波长为2.0～1000μm的部分，也称为热红外线。

红外线辐射是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射，它在电磁波连续频谱中的位置是处于无线电波与可见光之间的区域。这种红外线辐射是，基于任何物体在常规环境下都会产生自身的分子和原子无规则的运动，并不停地辐射出热红外能量。分子和原子的运动愈剧烈，辐射的能量愈大;反之，辐射的能量愈小。

在自然界中，一切物体都会辐射红外线，因此利用探测器测定目标本身和背景之间的红外线差，可以得到不同的红外图像，称为热图像。
同一目标的热图像和可见光图像不同，它不是人眼所能看到的可见光图像，而是目标表面温度分布的图像。或者可以说，它是人眼不能直接看到目标的表面温度分布，而是变成人眼可以看到的代表目标表面温度分布的热图像。运用这一方法，便能实现对目标进行远距离热状态图像成像和测温，并可进行智能分析判断。

红外热成像技术是一种被动红外夜视技术，其原理是基于自然界中一切温度高于绝对零度(-273℃)的物体，每时每刻都辐射出红外线，同时这种红外线辐射都载有物体的特征信息，这就为利用红外技术判别各种被测目标的温度高低和热分布场提供了客观的基础。

利用这一特性，通过光电红外探测器将物体发热部位辐射的功率信号转换成电信号后，成像装置就可以一一对应地模拟出物体表面温度的空间分布，最后经系统处理，形成热图像视频信号，传至显示屏幕上，就得到与物体表面热分布相对应的热像图，即红外热图像。

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红外成像技术在科学研究领域主要涉及的应用如下：
①材料研究：有机材料、无机材料、复合材料、3D打印材料、纳米材料、弹性材料等。
②机械与动力：新能源动力系统、制动系统、液压系统、牵引系统、传动系统、加热系统、精密加工等。
③电子与电气：微电子、芯片、电子元器件、强电设备等。
④土木工程：桥梁、隧道、大坝、建筑物等基建设施的渗漏、空鼓、缝隙问题、地质勘探等。
⑤化学与化工：化学反应过程监测、反应设备监测、产品性能测试等。
⑥动物与植物：药性及药效试验、新品种培育、动物习性、生长环境、激光脱毛、微生物体、医学研究等。
⑦其它科研：考古与文物保护、空间试验、空气动力学、激光及光纤研究、爆炸研究、碰撞试验、火山研究、温室效应、沙尘暴、采矿、地震等