红外热像测温技术的原理、特点和应用研究

引 言

自然界一切温度高于绝对零度的物体都在以电磁波的形式向外辐射能量，其中包括O．7～1 000μm的红外光波。红外光具有很高的温度效应，这是红外热像测温技术的基础。

红外热像测温技术是当今迅速发展的高新技术之一，已广泛地应用于军事、准军事和民用等领域，并发挥着其他产品难以替代的重要作用。美国、德国、英国、法国等发达国家非常重视红外热像测温技术的研究与应用，掌握热像测温技术的发展进程、应用领域和发展趋势，有利于启发科学、合理的发展思路，为热像仪的优化发展提供方向性的支持。

1、红外热像测温原理及影响测温的因素

红外热像仪是能够实现热像测温的精密仪器，是红外热像测温的核心设备。它利用实时的扫描热成像技术进行温度分析，图1所示为目前民用市场上应用的主流热像仪，其结构简单、功能强大、测温快。

红外热像测温技术就是通过红外探测器接收被测物体的红外辐射，再由信号处理系统转变为目标的视频热图像的一种技术。它将物体的热分布转变为可视图像，并在监视器上以灰度或伪彩显示出来，从而得到被测物体的温度分布场信息。红外热像测温原理如图2所示。

由于红外热像仪属于窄带光谱辐射测温系统，使用其进行温度测量时所测得的物体表面温度，不是直接测量得到的，而是以测到的辐射能计算出来的。因此，实际测量时，测量精度受被测表面的发射率和反射率、背景辐射、大气衰减、测量距离、环境温度等因素的影响。

仪器接收到的被测物体表面的辐射包括目标辐射、环境反射和大气辐射三部分，即：

2．3 科学研究

在科学实验研究方面，红外热像技术显示出其在测试物体温度场方面的优势。王喜世等利用红外热像仪测量火焰温度，侯成刚等利用其精确测试物体的发射率，都取得了较好的效果。许永华等针对高炉炉内温度场的分布及高炉布料的情况提出了一种基于红外图像处理的高炉温度场检测方法，通过红外图像处理来建立温度场分布模型，结合十字测温进行温度定标，实现了高炉温度场分布在线监视。高炉红外热成像仪通过高灵敏度红外探测器，实时测温，测量数达到十万个温度点，温度分辨率可达到《O．5℃（200℃目标）。实时显示的测试数据反应了高炉内物料温度或高或低的变化，能精确测出炉顶物料的温度，直观地反应出炉内煤气流上升的高度。这样，高炉内部燃烧情况的细微变化（特别对于物料的燃烧程度）可及时反应出来，热图如图5所示。

3 结 语

发展到目前的热成像系统已是现代半导体技术、精密光学机械、微电子学、特殊红外工艺、新型红外光学材料与系统工程的产物。近年来，红外热像仪的生产已经形成了较大的产业群，应用也涵盖了几乎所有的领域。作为一种全新的检测和科研手段，红外热成像技术的应用前景十分广泛，也期待能在实际运用中发现更多的用途。