红外热像仪的测温原理

自然界中的物体只要其温度高于绝对零度，就会不断地向外辐射能量。因此，理论上只要找到这些物体辐射能量与温度的对应关系并收集起来，经过一定的处理后，就可以得到与目标辐射分布相对应的热图像。
一般将物体辐射出的波长在0.76μm-1000μm的电磁波定义为红外光波。将红外光按照波长分为四个波段：近红外(0.75μm～3.0μm)；中红外(3.0μm～6.0μm)；长波红外（6.0μm～15μm)和极远红外波段(15μm～1000μm)。研究发现，红外辐射对大气的穿透性和波长有很大关系，只有几个特定波段的红外辐射能够较好的穿透大气，研究人员将这几个特定的波段称为“大气窗口”，主要的大气窗口包括2μm -2.6μm，3μm～6μm和8μm～14μm。

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图为普朗克曲线

红外热成像技术就是在利用红外辐射的“大气窗口”的波段进行成像。目前在红外成像领域研究较多的是采用中波红外（3μm～5μm）和长波红外（8μm～14μm）两个波段进行探测，将这些波段的辐射转换为人眼可观测并可供测量分析的图像数据。
红外光波具有很强的温度效应，携带辐射目标的温度信息，这是利用红外成像进行温度场测量研究的基础。基于红外热成像的温度场测量技术是在红外辐射的基本定律基础上进行研究的，红外辐射的基本定律主要有四个：普朗克公式、维恩位移定律、朗伯余弦定律和斯蒂芬·波尔兹曼定律。
当具备理论条件后，首先就由红外探测器和光学系统对目标物体实施红外扫描；然后将红外辐射信息聚集到探测器上，将其转化成电信号，并进行一系列放大处理；最后将这些信息传输到显示器上，就可以显示目标物体的温度分布情况了。红外热像仪不仅拥有温度测量的功能，而且拥有绘制测量对象温度分布的功能，可以将灰度图像转化成伪彩色图像。

正常情况下，红外热像仪的扫描方式可以分为两种：一种是光机扫描，该扫描形式需要用到单元多元光伏或者广电导红外探测器。由于单元探测器会受到帧幅反应速度的制约，系统反应时间较长。通常会利用多元阵列探测器，将温度分布情况快速准确地显示出来。第二种是非扫描形式，这是新型的红外热像设备，与传统的光机扫描形式相比，阵列式凝视成像的焦平面热像仪的优点更加突出，逐渐挤压了光机扫描仪的市场空间。探测器是焦平面热像仪的核心部件，可以使目标物体的温度图像布满整个显示器，该扫描技术的便携性非常好，图像的清晰度更高，而且具有放大、自动聚焦、等温显示、语音注释的扩展功能，还可以根据自己的需求扩大存储空间。
红外热像仪可以在不接触测量物体的情况下准确测量出目标物体的温度，并将其温度分布情况在显示器中显示出来。红外热像仪可以对测量到的温度进行精确化分析，对出现异常发热情况的设备故障进行检测分析。如今半导体技术、红外光学材料、微电子学等新型技术都应用到红外热像仪当中，极大地推动了该技术的发展，出现了能够显示二维可视图像的红外热像仪设备。

红外热像仪原理图