你们好，最近小时空发现有诸多的小伙伴们对于热成像原理及制作，热成像原理这个问题都颇为感兴趣的，今天小活为大家梳理了下，一起往下看看吧。

1、红外热成像

(相关资料图)

2、红外热成像是一门利用光电设备探测和测量辐射，建立辐射与表面温度相关性的科学。辐射是指辐射能(电磁波)在没有直接传导介质的情况下运动时的热运动。

3、现代红外热像仪的工作原理是利用光电设备探测和测量辐射，建立辐射与表面温度的相关性。

4、人类一直能够探测到红外辐射。人类皮肤中的神经末梢可以对低至0.009C(0.005F)的温差做出反应。虽然人的神经末梢极其敏感，但其结构并不适合无损热分析。

5、例如，虽然人类可以凭借动物的热感知能力在黑暗中找到温血猎物，但可能仍然需要使用更好的热探测工具。由于人体结构在探测热能方面的限制，已经开发出对热能非常敏感的机械和电子装置。

6、这些设备是许多应用中检查热能的标准工具。

7、“红外”一词来源于“Pastered”，意为超越红色，表示该波长在电磁辐射光谱中的位置。单词“thermography”由同一个词根单词生成，意思是“温度图像”。

8、热成像的起源归功于德国天文学家威廉赫歇尔爵士，他在1800年用太阳光做了一些实验。赫歇尔让阳光穿过棱镜，并将温度计放置在不同的颜色中。

9、用灵敏的水银温度计测量每种颜色的温度，发现了红外辐射。

10、借助于热像仪，可以很容易地检测到人手传递到墙壁上的余热的热像。

11、赫歇尔发现，当光线穿过红灯，进入他所谓的“暗红色热”时，温度会上升。“暗红热”就是现在人们所说的红外热能，在电磁波谱区叫电磁辐射。

12、20年后，德国物理学家托马斯塞贝克发现了热电效应。在这一发现的基础上，意大利物理学家利奥波德诺比利于1829年发明了热倍增器(早期版本的热电偶)。

13、这种简易接触装置的工作原理是两种不同金属之间的电压差会随着温度的变化而变化。过了一会儿，

14、Nobili的合作伙伴Macedonio Melloni将热倍增器改进为热电堆(串联安装热倍增器)，并将热辐射集中在热电堆上，这样他就可以在9.1米(33英尺)的距离上检测人体热量。

15、1880年，美国天文学家塞缪尔兰利使用辐射热探测器探测了304米(1000英尺)外牛的体温。辐射热探测器测量的不是电压差，而是与温度变化相关的电阻变化。

16、威廉赫歇尔爵士的儿子约翰赫歇尔爵士在1840年使用一种叫做“蒸发成像仪”的设备制作了第一张红外图像。热像是由薄油膜的蒸发差形成的，

17、可以通过油膜反射的光来观察。

18、热像仪是一种无需与设备直接接触就能探测红外波长光谱中热图案的设备。参见图1-1。热成像仪的早期型号被称为“光电导探测器”。从1916年到1918年，[page]

19、美国发明家西奥多凯斯(Theodore Case)实验了光导探测器，通过与光子(而不是热能)的直接相互作用产生信号。最后，发明了更快、更灵敏的光电导探测器。在20世纪40年代和50年代，

20、为了满足日益增长的军事应用需求，热成像技术一直在不断发展，取得了很大的进步。德国科学家发现，可以通过冷却光导探测器来提高整体性能。

21、图1-1热像仪是一种无需直接接触设备就能探测红外波长光谱中热图案的设备。

22、直到20世纪60年代，热成像技术才被用于非军事用途。虽然早期的热成像系统很笨重，数据采集速度慢，分辨率差，但仍被用于工业应用，如检查大型输配电系统。在20世纪70年代，

23、军事应用的不断发展，造就了第一个便携系统。该系统可用于建筑诊断和材料无损检测。

24、20世纪70年代的热成像系统耐用且非常可靠，但与现代热成像器相比，其图像质量并不好。到20世纪80年代初，热成像技术已经广泛应用于医疗、主流行业和建筑检测。校准后，

25、热成像系统可以制作完整的辐射图像，从而可以测量图像中任意位置的辐射温度。辐射图像是指包含图像中各点的温度测量的计算值的热图像。

26、安全可靠的热像仪冷却器经过改进，取代了长期以来用于冷却热像仪的压缩气体或液化气体。此外，人们还开发和生产了大量基于热电光导摄像管(PEV)的低成本热成像系统。虽然无法进行辐射测量，

27、而PEV热成像系统轻便，便于携带，无需冷却即可操作。

28、20 世纪八十年代后期，一种称为焦平面阵列(FPA) 的新设备从军事应用领域转移至商业市场。焦平面阵列(FPA) 是一种图像传感设备，由位于镜头焦平面处的红外传感探测器的阵列（通常为矩形）组成。

29、参见图1-2。

30、图1-2 焦平面阵列（FPA）是一种图像传感设备，由位于镜头焦平面处的光传感像素阵列（通常为矩形）组成。

31、这大大改进了原始的扫描式探测器，从而提高了图像质量和空间分辨率。现代热像仪上的典型阵列的像素范围为：16 16 至640 480。从这个角度来说，

32、像素是可以检测红外能量的FPA 的最小独立元素。对于特殊应用场合，阵列的像素可以达到1000 1000 以上。第一个数字代表每个垂直列中的像素数，第二个数字代表屏幕上显示的行数。例如，

33、160 120 阵列的总像素为19,200 （160 像素 120 像素=19,200 总像素）。美国福禄克公司最近推出了一款实测红外像素可以高达2048*1536的专家级热像仪，

34、达到了商用热像仪的最高像素级别。

35、福禄克的专家级热像仪

36、自2000 年以来，使用多个探测器的FPA 技术的发展不断加快。长波热像仪用于检测8 m 至15 m 波长范围内的红外能量。微米(m) 是一个长度测量单位，[page]

37、等于1 毫米（0.001 米）的千分之一。中波热像仪用于检测2.5 m 至6 m 波长范围内的红外能量。长波和中波热成像系统均提供全面的辐射型号，

38、图像融合度和热灵敏度通常为0.03SDgrC (0.054SDgrF) 或更低。

39、这些系统的成本在过去十年间降低了十倍以上，但质量得到了大幅度提升。此外，用于图像处理的计算机软件的应用也有了显著的发展。现在，几乎所有商业类型的红外系统均使用软件来协助分析和撰写报告。

40、报告可快速生成并在互联网上以电子形式发送，或以一种常见格式（例如PDF）保存，而且还可以刻录在多种数字存储设备上。

41、热像仪操作

42、了解热成像系统的基本操作知识非常有用，因为热像仪必须在设备的限制范围内工作，这一点至关重要。这可以更准确地检测和分析潜在的问题。热像仪旨在检测目标所放出的红外辐射。参见图1-3。

43、目标是指使用热像仪进行检查的物体。

44、目标

45、 图1-3 目标是指使用热像仪进行检查的物体。热像仪旨在检测目标所发出的红外辐射。

46、红外辐射通过热像仪的光学镜片聚焦于探测器，从而引起反应，通常是电压或电阻的变化，该变化由热成像系统中的电子元件读取。热像仪产生的信号将转换成电子图像（温度记录图）并显示在屏幕上。

47、温度记录图是经过电子处理后显示在屏幕上的目标图像，在该图像中，不同的色调与目标表面上的红外辐射分布相对应。在这个简单的过程中，热像仪可以查看与目标表面上发出的辐射能量相对应的温度记录图。

以上就是热成像原理这篇文章的一些介绍，希望对大家有所帮助。