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上海方未機械設備有限公司
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紅外傳感器之熱成像儀的應用
2017-5-10 閱讀(1911)
紅外傳感器之熱成像儀的應用
隨著熱成像技術的發展，使它在國民經濟、生產建設、科學研究以及國防軍事等眾多方面有著廣泛的應用，其在軍事上應用也已涉及到紅外警戒、跟蹤、瞄準以及制導的各個方面。
在現實世界里，熱成像儀的用途非常廣泛，特別是在軍事上，利用熱成像儀可以在夜間發現散發熱量的坦克發動機、士兵。
在工業上，可以利用熱像儀快速探測出加工件的溫度，從而掌握必須的信息。由于電動機、晶體管等電子器件發生故障時往往伴隨著溫度的異常升高，利用熱成像儀也可以快速診斷故障。
在流行性感冒、肺炎等疾病流行時，可以利用熱成像儀快速判斷是否有發熱現象。由于癌細胞的溫度較高，也可用其判斷診斷乳腺癌等疾病。邊防部門也可用其判斷交通工具中是否有偷渡客。
1、dan道daodan防御
美國的dan道daodan防御是當前上廣泛關注的一個熱點問題，BMD計劃針對敵方daodan在發射助推段、大氣層外彈道飛行段和再入大氣層段這三個階段的不同特點，采取不同的方法，建立多層次的、全程的攔截體系。
在這種攔截體系中，紅外焦平面列陣成像技術扮演著一種核心的角色，主要表現在以下3個方面。
1、性監視。在敵方daodan發射的初始階段，就探測到其位置和數量，主要依靠部署在空間的預警衛星進行。
2、跟蹤和鑒別。在敵方daodan發射的初始階段和彈道飛行階段，鑒別真、假目標并跟蹤其軌跡。
3、識別和制導。在己方發射的攔截daodan上，以紅外成像方式實現目標識別和的導，命中摧毀敵彈。
2、電力行業的應用
雖然目前電力行業是我國民用紅外熱像儀應用zui多的行業，作為zui成熟、zui有效的電力在線檢測手段，紅外熱像儀可以大大提高供電設備運行可靠性。因此，隨著我國經濟的不斷發展，其他省份的電力行業也將更多地應用紅外熱像儀。
3、建筑行業的應用
據相關部門對紅外熱像儀在建筑行業的應用情況調查，目前我國的建筑企業數量雖然很多，但是每家一臺紅外熱像儀都為達到。
如果將每家建筑企業都配備一臺紅外熱像儀的話，不僅促進紅外熱像儀市場需求大增，還會大大提高建筑企業的工作效率，降低成本。
4、醫學行業的應用
人體其實就是一個天然的紅外輻射源。當人體產生疾病的時候，人體的熱平衡就會受到破壞，因此測定人體溫度的變化是臨床醫學診斷疾病的一項重要指標。
熱像儀則可以準確地顯示和記錄人體的溫度分布，以便進一步地進行病理分析。現如今，醫用熱像儀已成為診斷淺表腫瘤、血管疾病和皮膚病癥等的有效工具，在醫療學科研究中，熱像儀在醫學中的應用已成為一個專門的研究課題。
5、石化行業的應用
我們知道，石油化工生產中的許多重要設備都是在高溫高壓狀況下工作的，潛伏著一定的危險，因而對生產過程的在線監測是非常重要的。
實用熱像儀能檢測產品傳送和管道、耐火及絕熱材料、各種反應爐的腐蝕、破裂、減薄、堵塞以及泄漏等有關信息，可快速而準確地得到設備和材料表面二維溫度分布。
6、機場安檢的應用
機場是比較典型的場所，哥本哈根機場每天有108架飛機要停留，每個人在進入的CRSA前需要進行*的安全檢查。面臨的問題之一是CRSA接近跑道，飛機從棧橋到起飛區域或者剛剛著陸的飛機將乘客送到一個棧橋上并從“非安全區域”進入CRSA。另外，從飛機場內但從CRSA外的其他區域的汽車和人員可能進入該區。
在白天用可見光相機很容易監視和跟蹤目標，但在夜間，可見光相機存在一定的局限性，機場環境復雜，夜晚對于可見光成像效果有較大的干擾。影響觸發報警時有可能因為圖像效果不佳而無法看到引起報警的事件。解決該問題的辦法就是采用紅外熱成像攝像機。
7、港口河道的應用
內河航道應用中，很多時候需要檢測來往船只的數量，傳統做法是通過AIS或VTS，但是AIS不是像我們想象的那么準確的，AIS要依賴船舶本身打開設備，否則是接收不到信息，VTS則是主動去探測的，很多小船，還有船舶交叉時也測不準。
所以即使是一些重大活動下，進行強制要求，也只能測70%的船舶，平時可能只有50%。因此用戶特別希望能夠通過視頻實現船舶流量統計。
但普通可見光要在水面上實現區域入侵功能難度很大，特別是受到波浪、天氣等因素的影響，而熱成像為實現這類應用提供了可能，能夠借助熱成像對溫度的感知，確定船只的位置、速度、數量等等信息。
另外在主要航道兩側一般都會設一些浮標，船舶正常航行是不能偏離航道，越過浮標的。因此該區域同樣可以用熱成像實現入侵檢測，作為VTS系統的補充。
8、在邊防領域中的應用
*，邊界防衛是一件非常困難的事情。我國邊境線甚長，海洋也遼闊，由于野外環境的惡劣，許多系統都不可能很好地擔當起防范作用，特別在下雨、下雪、大霧、大風的日子，邊界巡邏也是很苦的任務。
如果采用人員巡邏，利用望遠鏡進行觀察，往往由于可見光波長短，因而觀查效果甚差，造成漏查、誤查和失查的現象。紅外熱成像儀可以探測到波長較短的紅外線，因而可以遠距離進行觀察，特別適用于風雨天氣。
廣東惠州警方在某一邊境地區放置了五套紅外熱成像儀，在試用過程中，成功地破獲了多起非法入境者案件，效率大大高于原來用人工巡查。
紅外熱成像技術在安防領域中的應用一
夜晚，由于*的原因，可見光器材已經不能正常工作，如果采用人工照明的手段，則容易暴露目標。若采用微光夜視設備，它同樣也工作在可見光波段，依然需要外界光照明。而紅外熱成像儀是被動接受目標自身的紅外熱輻射，無論白天黑夜均可以正常工作，并且也不會暴露自己。
同樣在雨、霧等惡劣的氣候條件下，由于可見光的波長短，克服障礙的能力差，因而觀測效果差，但紅外線的波長較長，特別是工作在8～14um的熱成像儀，穿透雨、霧的能力較高，因此仍可以正常觀測目標。因此在夜間以及惡劣氣候條件，采用紅外熱成像監控設備可以對各種目標如人員、車輛等進行監控。
紅外熱成像技術在安防領域中的應用二：防火監控
由于紅外熱成像儀是反映物體表面溫度而成像的設備，因此除了夜間可以作為現場監控使用外，還可以作為有效防火報警設備，在大面積的森林中，火災往往是由不明顯的隱火引發的。
這是毀滅性火災的根源，用現有的普通方法，很難發現這種隱性火災苗頭。而應用紅外熱成像儀可以快速有效地發現這些隱火，并且可以準確判定火災的地點和范圍，透過煙霧發現著火點，做到早知道早預防，早撲滅。
紅外熱成像技術在安防領域中的應用三：偽裝及隱蔽目標的識別
普通的偽裝是以防可見光觀測為主。一般犯罪分子zuo'an通常隱蔽在草叢及樹林中，由于野外環境的惡劣及人的視覺錯覺，容易產生錯誤判斷。
紅外熱成像裝置是被動接受目標自身的熱輻射，人體和車輛的溫度及紅外輻射一般都遠大于草木的溫度及紅外輻射，因此不易偽裝，也不容易產生錯誤判斷。選擇紅外熱成像儀的六大要素
1、像素
首先要確定購買紅外熱像儀的像素級別，大多紅外熱像儀的級別和像素有關。民用紅外熱像儀中相對的產品像素為640*480=307,200，此紅外熱像儀拍攝的紅外圖片清晰細膩，在12米處測量的zui小尺寸是0.5*0.5cm;中端紅外熱像儀的像素為320*240=76,800，在12米處測量的zui小尺寸是1*1cm;低端紅外熱像儀的像素為160*120=19,200，在12米處測量的zui小尺寸是2*2cm。可見像素越高所能拍攝目標的zui小尺寸越小.
2、測量范圍和被測物
根據被測物體的溫度范圍確定測溫范圍，來選擇合適溫度段的紅外熱像儀。目前市場上的紅外熱像儀大多會分成幾個溫度檔，比如-40-120℃0-500℃，并不是溫度檔跨度越大越好，溫度檔的跨度小測溫相對會更準確些。另外一般紅外熱像儀需要測量500℃以上的物體時，則需要配備相應的高溫鏡頭。
3、溫度分辨率
溫度分辨率體現了一臺紅外熱像儀的溫度敏感性，溫度分辨率越小紅外熱像儀對溫度的變化感知越明顯，選擇時盡量選擇此參數值小的產品。紅外熱像儀測試被測物的主要目的是通過溫度差異找出溫度故障點，測量單個點的溫度值并沒有太大意義，主要是通過溫度差異來找相對的熱點，起到預維護的作用。
4、空間分辨率
簡單來說，空間分辨率數值越小則空間分辨率越高，測溫越準確，空間分辨率數值越小時，被測zui小目標可以覆蓋紅外熱像儀的像素，測試的溫度即被測目標的真實溫度。
如果空間分辨率數值越大則空間分辨率越低，被測的zui小目標不能*覆蓋紅外熱像儀的像素，測試目標就會受到其環境輻射的影響，測試溫度是被測目標及其周圍溫度的平均溫度，數值不夠準確。
5、溫度穩定性
紅外熱像儀的核心部件為紅外探測器，目前主要有兩種探測器，即氧化釩晶體和多晶硅探測器。氧化釩探測器主要的優勢是測溫視域
MFOV(MeasurementFieldofView)為1，溫度測量是到1個像素點。
AmorphousSilicon(多晶體硅) 傳感器，MFOV為9，即每點的溫度是基于3×3=9個像素點平均而獲得。氧化釩探測器的溫度穩定性好、壽命長，溫度漂移小。
6、紅外與可見光圖像的組合功能
如果紅外圖像和可見光圖像組合顯示就減少了大量工作，可根據可見光圖片來判斷紅外圖片中熱點的未知，同時報告自動生成也會大大減少操作時間。
