淺議紅外熱像儀
紅外熱像儀的發(fā)展可分為三個階段,第一個階段是人類通過制造工具,擴(kuò)展體力活動的能力;第二個階段通過提高判斷能力,尋求更清晰和更廣泛的理解與判斷事物的標(biāo)準(zhǔn);而人類近年來致力的增強(qiáng)獲得輸入信息的能力,擴(kuò)大感覺范圍或增添新的感官,使我們的大腦能接受更多的信息,正是人類發(fā)展的第三階段。
在這個階段中,紅外技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)把人類的感官由五種增加到六種。在海灣戰(zhàn)爭中,高科技武器展示了先進(jìn)技術(shù)的廣闊平臺,成為世界科技發(fā)展的風(fēng)向計,也成為世界各國競相研究和開發(fā)的方向和重點。這些高科技技術(shù)也因此成為新的產(chǎn)業(yè)和投資熱點,創(chuàng)造了億萬的財富和無法預(yù)計的社會效益。在這些新科技中,以衛(wèi)星定位(GPS)和紅外熱成像(TIS)兩項技術(shù)。衛(wèi)星定位系統(tǒng)(又稱GPS)已經(jīng)非常廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè),成為從軍事到民用都有寬廣發(fā)展前途的行業(yè),其應(yīng)用的發(fā)展速度,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人們的預(yù)想,例如:在在廣泛使用的汽車防盜定位系統(tǒng)等。
紅外熱成像技術(shù),也是一個有非常廣闊前途的高科技技術(shù),其大量的應(yīng)用將會引起許多行業(yè)變革性的改變。
一、什么是紅外熱成像?
光線是大家熟悉的。光線是什么?光線就是可見光,是人眼能夠感受的電磁波??梢姽獾牟ㄩL為:0.38—0.78微米。比0.38微米短的電磁波和比0.78微米長的電磁波,人眼都無法感受。比0.38微米短的電磁波位于可見光光譜紫色以外,稱為紫外線,比0.78微米長的電磁波位于可見光光譜紅色以外,稱為紅外線。紅外線,又稱紅外輻射,是指波長為0.78~1000微米的電磁波。其中波長為0.78~2.0微米的部分稱為近紅外,波長為2.0~1000微米的部分稱為熱紅外線。照相機(jī)成像得到照片,電視攝像機(jī)成像得到電視圖像,都是可見光成像。自然界中,一切物體都可以輻射紅外線,因此利用探測儀測定目標(biāo)的本身和背景之間的紅外線差并可以得到不同的紅外圖像,熱紅外線形成的圖像稱為熱圖。目標(biāo)的熱圖像和目標(biāo)的可見光圖像不同,它不是人眼所能看到的目標(biāo)可見光圖像,而是目標(biāo)表面溫度分布圖像,換一句話說,紅外熱成像使人眼不能直接看到目標(biāo)的表面溫度分布,變成人眼可以看到的代表目標(biāo)表面溫度分布的熱圖像。
二、紅外熱成像的特點是什么?
有位著名的美國紅外學(xué)者指出:“人類的發(fā)展可分為三個階段。第一個階段是人類通過制造工具,擴(kuò)展體力活動的能力,第二階段通過提高判斷能力,尋求更清晰和更廣泛的理解與判斷事物的標(biāo)準(zhǔn),而人類近年來致力的增強(qiáng)獲得輸入信息的能力,擴(kuò)大感覺范圍或增添新的感官,使我們的大腦能接受更多的信息,正是人類發(fā)展的第三階段。在這個階段中,紅外技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)把人類的感官由五種增加到六種”。這一席話,我認(rèn)為恰如其分的道出了紅外成像技術(shù)在當(dāng)代的重要性。因為,我們周圍的物體只有當(dāng)它們的溫度高達(dá)1000℃以上時,才能夠發(fā)出可見光。相比之下,我們周圍所有溫度在絕對零度(-273℃)以上的物體,都會不停地發(fā)出熱紅外線。例如,我們可以計算出,一個正常的人所發(fā)出的熱紅外線能量,大約為100瓦。所以,熱紅外線(或稱熱輻射)是自然界中存在最為廣泛的輻射。熱輻射除存在的普遍性之外,還有另外兩個重要的特性。
1.大氣、煙云等吸收可見光和近紅外線,但是對3~5微米和8~14微米的熱紅外線卻是透明的。因此,這兩個波段被稱為熱紅外線的“大氣窗口”。利用這兩個窗口,可以使人們在完全無光的夜晚,或是在煙云密布的戰(zhàn)場,清晰地觀察到前方的情況。正是由于這個特點,熱紅外成像技術(shù)軍事上提供了先進(jìn)的夜視裝備并為飛機(jī)、艦艇和坦克裝上了全天候前視系統(tǒng)。這些系統(tǒng)在海灣戰(zhàn)爭中發(fā)揮了非常重要的作用。
2.物體的熱輻射能量的大小,直接和物體表面的溫度相關(guān)。熱輻射的這個特點使人們可以利用它來對物體進(jìn)行無接觸溫度測量和熱狀態(tài)分析,從而為工業(yè)生產(chǎn),節(jié)約能源,保護(hù)環(huán)境等等方面提供了一個重要的檢測手段和診斷工具。
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