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上海方未機械設(shè)備有限公司
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紅外傳感器之熱成像儀的應(yīng)用
2017-5-10 閱讀(2059)
紅外傳感器之熱成像儀的應(yīng)用
隨著熱成像技術(shù)的發(fā)展,，使它在國民經(jīng)濟、生產(chǎn)建設(shè),、科學研究以及國防軍事等眾多方面有著廣泛的應(yīng)用,，其在軍事上應(yīng)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(xiàn)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(fā)現(xiàn)散發(fā)熱量的坦克發(fā)動機,、士兵。
在工業(yè)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(fā)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(fā)熱現(xiàn)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(guān)注的一個熱點問題,，BMD計劃針對敵方daodan在發(fā)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(shù)扮演著一種核心的角色，主要表現(xiàn)在以下3個方面,。
1,、性監(jiān)視。在敵方daodan發(fā)射的初始階段,，就探測到其位置和數(shù)量,，主要依靠部署在空間的預警衛(wèi)星進行。
2,、跟蹤和鑒別,。在敵方daodan發(fā)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(fā)射的攔截daodan上,，以紅外成像方式實現(xiàn)目標識別和的導,，命中摧毀敵彈。
2,、電力行業(yè)的應(yīng)用
雖然目前電力行業(yè)是我國民用紅外熱像儀應(yīng)用zui多的行業(yè),，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(shè)備運行可靠性,。因此，隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展,，其他省份的電力行業(yè)也將更多地應(yīng)用紅外熱像儀,。
3、建筑行業(yè)的應(yīng)用
據(jù)相關(guān)部門對紅外熱像儀在建筑行業(yè)的應(yīng)用情況調(diào)查,，目前我國的建筑企業(yè)數(shù)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(yè)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(yè)的工作效率，降低成本,。
4,、醫(yī)學行業(yè)的應(yīng)用
人體其實就是一個天然的紅外輻射源。當人體產(chǎn)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(yī)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?，F(xiàn)如今，醫(yī)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(yī)療學科研究中，熱像儀在醫(yī)學中的應(yīng)用已成為一個專門的研究課題,。
5,、石化行業(yè)的應(yīng)用
我們知道，石油化工生產(chǎn)中的許多重要設(shè)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(chǎn)過程的在線監(jiān)測是非常重要的。
實用熱像儀能檢測產(chǎn)品傳送和管道,、耐火及絕熱材料,、各種反應(yīng)爐的腐蝕、破裂,、減薄,、堵塞以及泄漏等有關(guān)信息，可快速而準確地得到設(shè)備和材料表面二維溫度分布,。
6,、機場安檢的應(yīng)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(qū)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(qū)域”進入CRSA,。另外,，從飛機場內(nèi)但從CRSA外的其他區(qū)域的汽車和人員可能進入該區(qū)。
在白天用可見光相機很容易監(jiān)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(huán)境復雜,，夜晚對于可見光成像效果有較大的干擾,。影響觸發(fā)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(yīng)用
內(nèi)河航道應(yīng)用中，很多時候需要檢測來往船只的數(shù)量,，傳統(tǒng)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(shè)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(xiàn)船舶流量統(tǒng)計,。
但普通可見光要在水面上實現(xiàn)區(qū)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(xiàn)這類應(yīng)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(shù)量等等信息,。
另外在主要航道兩側(cè)一般都會設(shè)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(qū)域同樣可以用熱成像實現(xiàn)入侵檢測，作為VTS系統(tǒng)的補充,。
8,、在邊防領(lǐng)域中的應(yīng)用
*，邊界防衛(wèi)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(huán)境的惡劣,，許多系統(tǒng)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(wù),。
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(xiàn)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(qū)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(shù)在安防領(lǐng)域中的應(yīng)用一
夜晚，由于*的原因,，可見光器材已經(jīng)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(shè)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(jiān)控設(shè)備可以對各種目標如人員,、車輛等進行監(jiān)控,。
紅外熱成像技術(shù)在安防領(lǐng)域中的應(yīng)用二：防火監(jiān)控
由于紅外熱成像儀是反映物體表面溫度而成像的設(shè)備，因此除了夜間可以作為現(xiàn)場監(jiān)控使用外,，還可以作為有效防火報警設(shè)備,，在大面積的森林中，火災(zāi)往往是由不明顯的隱火引發(fā)的,。
這是毀滅性火災(zāi)的根源,，用現(xiàn)有的普通方法，很難發(fā)現(xiàn)這種隱性火災(zāi)苗頭,。而應(yīng)用紅外熱成像儀可以快速有效地發(fā)現(xiàn)這些隱火,，并且可以準確判定火災(zāi)的地點和范圍，透過煙霧發(fā)現(xiàn)著火點,，做到早知道早預防,，早撲滅。
紅外熱成像技術(shù)在安防領(lǐng)域中的應(yīng)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(huán)境的惡劣及人的視覺錯覺，容易產(chǎn)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(chǎn)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(guān),。民用紅外熱像儀中相對的產(chǎn)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?？梢娤袼卦礁咚芘臄z目標的zui小尺寸越小.
2,、測量范圍和被測物
根據(jù)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(yīng)的高溫鏡頭,。
3,、溫度分辨率
溫度分辨率體現(xiàn)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(shù)值小的產(chǎn)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(shù)值越小則空間分辨率越高，測溫越準確,，空間分辨率數(shù)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(shù)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(huán)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(shù)值不夠準確,。
5、溫度穩(wěn)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(yōu)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(wěn)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(jù)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,。
