紅外熱成像儀的原理及組成

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、紅外熱成像原理

研究發現，自然界中一切物體的溫度都會高於絕對零度（零下273。15℃），由於物體內部分子存在熱運動現象，不斷地向周圍空間釋放紅外光（波）。紅外光，又稱紅外線，是位於可見光和微波之間的電磁波（光），波長範圍在0。75~100 μm之間。一般把紅外線分為三部分：近紅外線（波長範圍0。75~2。5 μm）、中紅外線（波長範圍 2。5~25 μm）和遠紅外線（波長範圍 25~100 μm）。

物體的溫度越高，紅外線熱輻射能量越強，其紅外輻射能量的大小及其波長與物體溫度有著十分密切的關係。研究表明，物體輻射出的紅外線峰值波長與絕對溫度成反比，即物體的溫度越高，其輻射出的峰值波長越短。根據維恩位移定律，峰值波長（λ）與物體的絕對溫度（T）乘積為常數，即：λT=b，其中常數 b=0。002 897 m·K。當測得物體表面輻射出的波長時，即可根據維恩位移定律計算得到物體表面溫度，這就是紅外熱成像測溫技術的理論基礎。利用紅外熱成像技術，可以根據不同場合針對性開發設計各種遠距離測溫裝置，如熱成像儀器，廣泛應用在大流量人群場所出入口，下面將對其構造原理進行具體介紹。

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、紅外熱成像儀構造

紅外熱成像儀的構造類似於一臺數碼攝像機，基本組成模組為：紅外鏡頭、紅外探測器、訊號處理電路、熱圖顯示器等。某一物體發出的紅外輻射透過熱成像鏡頭聚集到紅外線探測器上，紅外探測器將接收到的紅外輻射訊號轉換為電訊號並輸出，經調整或放大後輸入到訊號處理器，訊號處理器對接收到的電訊號進行一系列處理並轉換成影象碼流，最後在顯示器介面進行熱圖視覺化顯示。

與普通鏡頭相比，紅外熱成像儀鏡頭通常使用鍺玻璃製成，鍺玻璃折射係數高，將可見光與紫外光過濾掉，只能透過紅外光。紅外探測器一般為紅外感應元件（紅外感測器）或晶片，從紅外焦平面陣列輸出的是模擬電訊號，反映晶片單元感受到的紅外輻射能量的強弱，然後經過模擬放大、濾波、AD（模-數）轉換後，變成適當的數字訊號再進行處理，如通常轉化為常用的影象灰度值。對紅外焦平面陣列所有的晶片單元輸出的訊號進行組合，得到二維灰度影象，然後對不同的灰度範圍進行不同的對映處理，突出顯示我們感興趣的溫度或目標所在的灰度區間，抑制其他不受關注的灰度區間，增強溫度的視覺化效果。

通常我們在紅外熱圖顯示器觀察到的熱成像圖片是重新配色之後的，可更加方便地透過檢視影象不同顏色，直觀判斷出物體不同部位溫度的差異。由以上可知，紅外熱成像是一種可將紅外影象轉換為熱輻射影象的技術，該技術可在影象中顯示溫度值。因此，熱輻射影象中的各種畫素事實上都是一個溫度測量，可實現對物體溫度的非接觸式測量。

此外，主控模組（訊號處理器）獲取到熱成像的整個完整影象資訊後，可透過外聯行動網路訊號將溫度資訊傳輸到電腦端或後臺伺服器，後端的綜合一體化監控服務平臺可以實時掌握前端的人流測溫資訊，再結合人工智慧人臉識別演算法形成配套的解決方案。如透過設定警示溫度，實現對體溫異常人員的鎖定和動態實時顯示，幫助工作人員進一步對其進行篩檢或者警示。