红外热像仪的应用及注意问题
仪器信息网 · 2011-02-21 09:53 · 29227 次点击
1.引言
随着红外测温技术研究的深入和成像技术的进步,红外热像仪迅速发展。
红外热像仪作为一种红外成像仪器,在军事应用和民用领域发挥着重要的作用。红外热像仪既有一般红外测温仪器的优点,同时还有测温迅速、可对运动目标和微小目标测温、携带和使用方便等独特优势,除此之外还有以下特点:
⑴可直观显示被测物体表面的温度场。同一般的红外测温仪只能显示个点或个别区域的温度值相比,热像仪可以同时显示被测物体表面各点温度的高低,并可以以图像形式反映。
⑵可以对测温结果的图像进行多种处理。由于热像仪输出的信号中包含了被测物体的大量信息,可以采用多种处理方法以不同的方式显示:既可以对图像进行伪彩色处理,使不同颜色表示不同的温度;又可以对图像进行模数转换,以数字形式显示被测物体不同点的温度值。
⑶温度分辨率高。一般的红外测温仪只能分辨0.1℃的温差,对于热像仪,由于是同时显示被测物体表面两点间的温度值,温差最高可以达到0.01℃。
2.红外热像仪的工作原理
红外热像仪是利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统(目前先进的焦平面技术则省去了光机扫描系统)接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上,在光学系统和红外探测器之间,有一个光机扫描机构对被测物体的红外热像进行扫描,并聚焦在单元或分光探测器上,由探测器将红外辐射能转换成电信号,经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。
这种热像图与物体表面的热分布场相对应,实质上是被测物体各部分红外辐射的热像分布图。实际上为了增加图像的层次感和立体感,也为了更好判断被测物体的整体温度分布,常常采用增加图像亮度、对比度等手段来提高图像的质量和实用性。
3.红外热像仪的应用领域
正是基于红外热像仪的诸多优点,红外热像仪广泛应用在军事领域和民用领域,在生产、生活诸多应用领域发挥着重要作用。
工业生产中,许多设备常处于高温、高压和高速运行状态,应用红外热像仪对这些设备进行检测和监控,既能保证设备的安全运转,又能发现异常情况以便及时排除隐患。同时,利用热像仪还可进行工业产品质量控制和管理。
在电力工业中,发电机组、高压输电和配电线路可用热像仪沿线扫查,找出故障隐患,及时排除,杜绝事故的发生。在电子工业中,也可用热像仪检查半导体器件、集成电路和印刷电路板等的质量情况,发现其他方法难以找到的故障。
此外,红外热像仪在医疗、治安、消防、考古、交通、农业和地质等许多领域均有重要的应用。如建筑物漏热查寻、森林探火、火源寻找、海上救护、矿石断裂判别、导弹发动机检查、公安侦察以及各种材料及制品质无损检查等。
4.红外热像仪的使用及注意问题
红外热像仪的测温范围通常在-20~2000℃,响应波段为8μm~14μm。为了尽可能减少环境因素的影响,环境温度通常在23±5℃,湿度要求为小于85%RH。
红外热像仪在实际使用中,需要经过参数设置、对焦、设置温度水平和跨度、设置混合水平条等步骤后才能进行测温。
红外热像仪在使用过程中,有以下需要注意的问题:
⑴焦距的调整。为了保证第一时间操作的正确性,尽量避免被测物体本身或周围背景的过热或过冷的反射影响到目标测量的准确性,应该在红外图像存储前调整焦距或测量方位。
⑵发射率的设定。在测温之前务必设定发射率的值,一般发射率的值都设定在0.95以上。
⑶选择正确的测温范围。在测温时,务必设置正确的测温范围,这时对热像仪的温度跨度进行微调将得到最佳的图像质量,否则将会影响温度曲线的质量和测温精度。
⑷确定最大的测量距离。测量时务必知道精确测温读数的最大测量距离。因为通过热像仪光学系统的目标图像必须占到9个像素,或者更多。如果热像仪距离测温目标过远,测温结果将无法正确反映被测物体的真实温度。此时测量的温度平均了被测物体和周围环境的温度。为了得到最精确的测量读数,被测物体应尽量充满仪器的视场。
⑸工作背景尽量单一。在户外进行检测工作时,被测物体很有可能接近环境温度,因此必须考虑太阳反射和吸收对图像和测温的影响。
⑹测温过程中仪器应尽量平稳。热像仪在拍摄图像中,仪器移动可能会引起图像模糊。在冻结和记录图像的时候,热像仪应该尽量保持平稳。同时,在按下存储按钮时,尽量要轻缓和平滑。
5.结论
本文就红外热像仪的优点和应用范围做了阐述,同时介绍了红外热像仪在使用中存在的问题和注意点。红外热像仪在社会生产生活中的应用将会越来越广泛,避免误区,并正确使用红外热像仪可以更好为生产生活服务。