關於紅外熱像儀的文章:

中波紅外熱像儀的廣泛應用

中波紅外熱像儀采用紅外探測器和光學成像鏡對被測目標的紅外輻射能量分布圖進行接收,並將其反射到感光元件上,得到紅外熱成像圖像。熱量與物體表麵的熱量分布相對應。中波紅外熱像儀把來自物體的不可見紅外能量裝換成可見熱成像。熱圖像上方的不同顏色代表被測對象的溫度。

由高溫物體發射紅外光後,中波紅外熱像儀接收被測物體發出的紅外線,通過彩色圖像顯示被測物體表麵溫度分布情況,根據溫度微小的溫差找到異常溫度,從而起到維修的作用。也叫紅外熱成像。

在大溫差地區,中波紅外熱像儀廣泛應用如下:

工地施工:中波紅外熱像儀檢查空鼓、缺陷、脫落、潮濕、熱橋等。

撲滅:中波紅外熱像儀尋找火源,確定事故原因,在煙霧中搜尋傷員。

汽車製造現場:中波紅外熱像儀可檢測輪胎、空調加熱器、發動機、排氣管等性能。

電器:中波紅外熱像儀能發現缺陷或鬆動連接、負載不平衡、過載、過熱等隱患,並能引起電弧短路、燃燒、著火。

轉換器:隱患包括:接線鬆動、殼體過熱。分接開關接觸不良、過載、三相負荷不平衡、冷卻管堵塞不良。

電動機:當軸承溫度過高、負載不平衡時,發現繞組較短或開大、碳刷、滑環和當前收集環引起軸承問題,損壞磁芯或線圈。

接頭:電氣連接時,接頭會逐漸鬆開,導致重複加熱或膨脹產生熱量,造成積碳、腐蝕。

使用防爆紅外熱像儀的優勢

高效——快速掃描較大的表麵或發現溫差,高效發現潛在問題或故障。

高回報——通過熱成像來執行一個預測性維護程序可以顯著降低維護和生產成本,提高勞動生產率。

防爆紅外熱像儀可一次掃描整個電機、部件或麵板,從不漏掉任何過熱風險。

防爆紅外測溫儀可以對單點進行溫度測量,但是若是掃描大的區域或部件,效率低,且容易漏掉存在故障或者需要修理的關鍵部件。

防爆紅外熱像儀如果分辨率為160×120像素,這就意味著,其相當於同時使用19200台防爆紅外測溫儀。

智能化紅外熱像儀市場發展如火如荼

紅外熱像儀技術曾經僅用於國防、軍事等高端應用,但在過去幾十年的發展中,已逐漸變為更為主流的技術。隨著維護和電氣故障排除應用中手持式紅外熱像儀越來越受歡迎,人們對該技術的工業效益的認識日益提升。2020年又遭遇了新冠疫情,大量紅外熱像儀解決方案順理成章地湧入市場。各種紅外熱像儀傳感器技術和相機被用於發熱檢測,盡管從技術上講,紅外熱像儀傳感器僅能測量皮膚表麵溫度。

盡管如此,紅外熱像儀對於許多終端用戶仍然非常神秘。即便是技術嫻熟的機器視覺集成人員也可能對非可見光成像技術束手無策。這並不稀奇,因為人類缺乏視覺感知溫度的視覺能力。

為了更好地了解紅外相機和紅外熱像儀的性能,用戶必須了解紅外熱像儀相機的工作原理和所涉及的物理原理。與在可見光譜(400 nm到700 nm波段)工作的標準機器視覺相機不同,紅外相機和紅外熱像儀技術覆蓋的光譜範圍更為寬廣,該光譜主要細分為三個波段:0.9 μm至1.7 μm波段屬於短波紅外(SWIR),3 μm至5 μm波段屬於中波紅外(MWIR),8 μm至14 μm波段屬於長波紅外(LWIR)。

光譜波段主要由各類相機中的探測器技術的特性來定義。光譜帶則來自探測器材料的敏感波長。根據科學原理,物理學文獻可能會以不同的方式對紅外光譜進行分類。

深入了解短波紅外(SWIR)

許多常見應用可從不同波段的探測中受益,並非所有紅外探測都涉及溫度測量。研究人員利用材料物理特性來探究光譜的選擇性反射率、吸收率和透射率。

例如,通常不透明的塑料包裝在SWIR的透射率比在可見光範圍更高,因此SWIR相機能夠輕鬆探測出塑料桶中對SWIR光波低透射率甚至強吸收率的物質。結果為SWIR圖像的對比度足以完成檢查。

SWIR技術也適用於農業,它可以監測作物和植物健康狀況,檢測碰傷或測量水果的含糖量。這些應用均使用了某種光譜的反射率、吸收率或透射率作為基礎檢查方法。

當用SWIR相機測量溫度時,了解SWIR光譜區域非常重要,該光譜產生的大多數信號是由反射光形成,而非紅外輻射能量所產生。通過可見光標準機器視覺應用可以清晰闡述這一點。

用SWIR相機測量溫度需要大量的熱能來克服反射光,並在傳感器上記錄為輻射能量。因此,在溫度低於400℃情況下,使用搭載SWIR探測器的相機來完成溫度校準,通常沒有任何意義。該特點使得SWIR相機適用於高溫應用(如成像熔融金屬或檢查工藝焊縫等)。

成本降低,接口標準,智能相機

盡管存在這些挑戰和缺點,紅外熱像儀在工業和非工業成像應用中的重要性仍變得越來越突出。多個因素的存在促成了這種增長。成本降低可以說是其中最重要的因素。其次是標準通信協議GenICAM和標準物理接口的引入。GenICam的目標是為所有類型的相機提供統一的編程接口,由歐洲機械視覺協會(EMVA)頒布。最先出現的是FireWire(這是在IEEE-1394標準製定之前,蘋果公司賦予數據傳輸技術的名字),現在是大多數相機都配備的千兆以太網。

不久前,用戶還不得不發揮他們最好的編程技能,並在軟件開發套件的幫助下,來實現專有的通信接口,結果卻發現下一款相機型號並不兼容。相機製造商朝向更統一的通信標準邁進,使相機銷售受益匪淺,同時也促使係統集成商和終端客戶更廣泛地采用這些標準。雖然紅外熱像儀製造商還在繼續努力完全遵守這些標準,但情況確實有所改善。

最近紅外熱像儀智能相機也破土而出。盡管紅外熱像儀與標準機器視覺還存在很大差距,但紅外熱像儀智能相機將進一步推動熱成像的廣泛應用,綻放美麗的“紅外之花”。

紅外熱像儀的工業使用優勢

在如今這個高速發展的社會各種監測設備應運而生,紅外熱像儀就是其中一種應用比較多的設備,紅外熱像儀在許多的領域中都是比較重要的,因為它所具有獨特的優勢。

紅外熱像儀的使用優勢:

隱蔽性強:它完全是被動地接收信號,不主動發射探測信號,這樣就不容易被反偵察手段所發現。

作用距離遠:一般的紅外燈產品隻有不到100米的成像距離,紅外熱像儀對物體輻射的紅外線進行成像,不受環境光和照明光的限製,一般長焦熱成像儀能觀測3千米以上的人員和6千米以上的車輛。

全天候工作能力,抗強光幹擾:紅外熱像儀成像不借助照明光和環境光,而是靠目標與背景的輻射產生景物圖像,因此紅外熱成像係統能24小時全天候工作,並且也不會像其他夜視設備那樣受可見光強光幹擾。而低照度攝像機在沒有環境光的情況下不能成像。

穿透能力強:紅外熱輻射比可見光具有更強的穿透霧、霾、雨、雪的能力,因而紅外熱成像係統在惡劣天氣條件下的成像效果幾乎不受影響。特別是作用於8-14um的長波紅外熱像儀,具有更強的穿透霧能力。

防火監控:一般的火災都是由不明顯的隱火引發的,用現有的普通方法,很難發現這種隱性火災苗頭。由於紅外熱像儀是反映物體表麵溫度而成像的設備,應用紅外熱成像儀透過煙霧發現著火點,做到早知道早預防,早撲滅。

能識別隱蔽目標:普通的偽裝是以防可見光觀測為主,一般犯罪分子作案通常隱蔽在草叢及樹林中,由於野外環境的惡劣及人的視覺錯覺,容易產生錯誤判斷。紅外熱像儀能透過偽裝和草叢樹葉,探測出隱蔽的熱目標,人體和車輛的溫度及紅外輻射一般都遠大於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。

功耗低壽命長:激光照明或者紅外燈由於需要主動照明,整機功耗比較大,有些特殊供電的場合,必須使用低功耗的紅外熱像儀係統。

紅外熱像儀應用於森林項目監測

1.林火監測

紅外熱像儀進行全天候、遠距離、寬範圍的實時監測,及時準確地發現火情並告警,為滅火行動做快速、有效的指導。

2.穿透煙霧現場救援,指揮救火,減少損失

當火災發生後,尤其是森林火災的情況下,火焰產生的煙霧很大,往往遮蓋了真正的著火點,以及火災的蔓延趨勢。紅外熱像儀有很強的穿透煙霧的能力,可有效地發現真正的著火點,快速搜救被困人員和動物。

3.餘火監測

大火被撲滅之後,有時還會遺留零星的火種,甚至存在非常隱蔽性的地下火,人眼、可見光攝像機是很難發現這些隱火的,而紅外熱像儀能夠快速、準確地發現這些潛在的危險。

4.森林景區監測

通過紅外熱像儀對景區文物、建築及整體環境的防火監測,包括對景區內遊客、工作人員抽煙或其他點火行為的監控。

5.巡邏執法

借助紅外熱像儀對人為火源、偷盜、違規狩獵、違規伐木、違規開墾和違規采石、砂、土等行為的監視,在黑暗裏快速發現遠處目標。

全球紅外熱像儀應用領域拓展

1.前景分析

十四五”期間國防支出有望維持較高增速,紅外熱像儀等武器裝備加速列裝。與美國、俄羅斯等軍事強國相比,我國先進武器裝備技術和普及率仍處於落後地位。當前世界正處於“百年未有之大變局”,國際環境形勢嚴峻,中央強調:“全麵聚焦備戰打仗”;明確提出“確保2027年實現建軍百年奮鬥目標”。2020年國防支出1.3萬億元,同比增長7.5%,國防支出增速長期領先於同期GDP增速,預計“十四五”期間國防支出將加速增長。在軍隊信息化建設及武器裝備現代化建設大背景下,紅外熱像儀將加速列裝。

2、技術趨勢

開發適應性強的非均勻性校正方法是紅外焦平麵探測器發展的一個技術難題。除此之外,紅外焦平麵陣列各敏感元響應不一致、1/f噪聲、紅外光學係統、讀出電路自身及其與探測器耦合的非均勻性、外界環境溫度和紅外焦平麵陣列中無效像元等因素的影響,使得紅外焦平麵探測器得到的圖像容易發生模糊和畸變,致使圖像在空間上呈現不均勻的特征。高精度的紅外熱像儀,需采用非均勻校正技術對圖像進行處理,但是目前沒有適應性較強的非均勻性校正方法,使得這一問題依然是製約紅外焦平麵探測器性能的主要因素,也使得各研究單位和企業將投入更多來開發出更為有效的非均勻性度量方法和校正技術。

本文來自知乎網站編輯發布

無人機搭載紅外熱像儀,環保監測利器

紅外熱像儀不易被PM2.5阻擋,通過大氣窗口,能夠接收物體發出來的紅外輻射,能夠清晰成像,排出霧霾、黑夜等環境因素的幹擾。

無人機上搭載熱像儀,不僅可以解決如上所述的霧霾天氣監測問題,還可以在查找汙染源、在汙染監管和治理方麵起到大作用。

熱靈敏度高的紅外熱像儀通過探測物體本身發出的紅外輻射,可以分辨的溫度差在30mk以內。即使排汙企業遮擋物遮擋排汙口,或者偷偷在夜晚進行排放,因為工業排汙口會比周圍環境溫度高,偷排的管道在熱成像的“火眼金睛下”,立刻現形。

紅外熱像測溫儀進行體溫篩查,如何抓取異常體溫

如果人群中出現體溫異常人員,全自動紅外熱像儀會自動發出蜂鳴聲進行聲音報警,在畫麵中超溫部位會自動顯示為紅色,並且LWLIR體溫篩查軟件會自動抓拍一張體溫超溫人員的熱像照片,便於後期工作人員的統計與分析。

紅外熱像儀作為非接觸測溫工具,已經在電力行業的日常巡檢、工廠設備的故障排查、加工過程行業的質量管控、鋼鐵石化的安全生產、生物科研的材料研究等領域有了成熟的應用。

而紅外熱像儀其非接觸、圖像式溫度成像、高效篩查等特點已被大麵積體溫篩查場所關注,在機場、火車站、地鐵站等人流量大的交通樞紐場所,醫院、大型企事業單位、學校等人群密集的社會場所已廣泛投入使用。

紅外熱像儀的測溫優勢

一、測量距離長,靈敏度高,有效防止操作人員感染。

目前,已有數百家企事業單位安裝了紅外熱像儀對人體溫度進行檢測。在實際安裝過程中,需要安裝紅外熱像儀,並保持紅外熱像儀與人體的距離在1m-2m之間。因為熱像儀對人體無害,所以離得太近其實也可以。考慮到被測人員的身高,有必要選擇合適的距離,以確保熱像儀的鏡頭能夠覆蓋被測人員。如果熱像儀安裝得太近,就不能覆蓋高人群。但過遠會導致人員出現的熱像變小,可能影響溫度測量的準確性。

紅外熱像儀的檢測範圍取決於其鏡頭大小,鏡頭大小可分為標準鏡頭、長焦鏡頭和廣角鏡頭。同時,可檢測到的目標數量與鏡頭尺寸、紅外像素、目標物尺寸、檢測距離等因素有關。例如,當我們用手機拍照的時候,有多少東西可以在屏幕上拍攝取決於很多因素。

熱靈敏度是指紅外熱像儀區分微小溫差的能力。紅外熱像儀支持最大熱靈敏度為0.03℃,即可以識別0.03℃的溫差。當兩人體表麵的溫差為0.03℃時,光電熱像儀可以測量出溫差。在體溫篩查中,高精度的熱敏感性有助於發現輕微發熱的人。

二、全自動大麵積采集測溫,確保有效防疫調查。

在測量人體體溫方麵,紅外熱像儀的優點可以總結為三點:第一,紅外熱像儀是一種遠距離非接觸式溫度測量,無需與待測人員接觸,防止交叉感染。其次,紅外熱像儀是全自動捕獲人體體溫。安裝完成後,待測人員隻要通過熱像儀鏡頭覆蓋的視場即可檢測到體溫,而不影響人群的交通效率。第三,紅外熱像儀是一種大麵積的溫度測量儀器。與紅外測溫儀和額頭測溫槍相比,可以實現高效率的測溫,特別適用於人流密集的場所。

熱像儀不僅可以準確測量溫度,還可以進行快速篩選!因為在擁擠的地方,要迅速找到發燒的人,速度第一,效率第一。發現可疑人員後,可單獨進行精確溫度測量。假設紅外熱像儀測得10個人的溫度在35-36℃左右。這時,一個人的體溫是37℃。他發燒了嗎?

紅外熱像儀是用來檢測體溫的,而它的溫度穩定性和一致性有很大的關係,因為溫度檢測時間長,不能泄漏任何異常的體溫。測溫穩定性是指紅外熱像儀在長時間工作的情況下,對同一溫度的測量結果基本一致。例如,紅外測溫儀測量的溫度與紅外測溫儀每小時測得的溫度不一致。溫度測量的一致性是指人出現在紅外熱像儀圖像中的任意位置,測量結果一致,不能因位置的不同而導致測量的溫度不同。

三、數據精度高,適應極端環境,確保精準防疫。

紅外熱像儀測溫的原理,是被動地接收物體發出的紅外輻射成像並測量溫度,而絕對零度以上(- 273.15℃)的物體會發出紅外輻射,所以首先對人體無害。該紅外熱像儀的行業標準精度為±2℃或讀數的±2%。該精度數據是基於熱像儀製造商廣泛使用的根平方值(RSS)不確定度分析技術。由於紅外熱像儀的測量誤差來自於溫度測量公式中的多個變量,包括目標發射率、環境反射溫度、大氣透過率溫度、熱像儀的響應值、校準器(黑體)的溫度精度、環境溫度、環境濕度和測量距離。有時將上述變量的誤差值按同一方向加起來,使其與正確值的偏差越來越遠;有時,誤差值以相反的方向相加以相互抵消。因此,“平方根”是計算總誤差值最合適的方法,並被用作紅外熱像儀數據規範表上的顯示數據。

當這些變量得到精確的控製和校準後,熱像儀的溫度測量精度可以提高到+ – 1℃以內。紅外熱像儀在進行室內人體體溫篩查時,通過對環境溫度、皮膚發射率、距離係數比等因素進行適當的校準和設置,可使紅外熱像儀的測溫誤差準確到1℃以下。

紅外熱像儀用於醫療的優點有哪些

第一,全麵係統

職業醫師可結合臨床對病人的全身情況進行全麵係統的分析,克服其它診斷技術局限於某一部位的片麵性。如今,應用紅外熱像儀已能檢測出100多種炎症、腫瘤、結石、血管疾病、神經係統、亞健康等疾病,涉及人體各係統的常見病和多發病。

第二,紅外熱像儀有利於病的早期發現

與x光、b超、CT等圖像技術相比,紅外熱像儀檢測最重要的優勢之一是早期預警。雖然x光、b超、CT等技術各有特點,但隻能在疾病形成後才能發現。紅外熱像儀根據人體溫度異常發現疾病,可以在身體無明顯體征的情況下解讀潛在隱患。有數據顯示,紅外熱成像比結構圖像可以提前半年甚至更早發現病變,為疾病的早期發現和預防贏得寶貴的時間。

第三,綠色無創

紅外熱像儀的診斷不會產生輻射,不需要標記藥物。所以不會對人體造成傷害,不會對環境造成汙染,而且簡單經濟。紅外熱像儀實現了人類追求綠色健康的夢想,人們形象地稱之為綠色體檢。

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