紅外成像系統(tǒng)

紅外技術(shù)是一門研究紅外輻射的產(chǎn)生、傳播、轉(zhuǎn)化、測量及其應(yīng)用的技術(shù)科學(xué)。任何物體的紅外輻射包括介于可見光與微波之間的電磁波段。通常人們又把紅外輻射稱為紅外光、紅外線。實際上其波段是指其波長約在0.75μm到1000μm的電磁波。通常人們將其劃分為近、中、遠紅外三部分。近紅外指波長為0.75-0.3μm；中紅外指波長為3.0-20μm；遠紅外則指波長為20-1000μm。由于大氣對紅外輻射的吸收，只留下三個重要的“窗口”區(qū)，即1-3μm、3-5μm和8-13μm可讓紅外輻射通過。
紅外成像的基本原理如下圖所示：

                          紅外探測器的分類
    紅外探測器是紅外技術(shù)的核心，它是利用紅外輻射與物質(zhì)相互作用所呈現(xiàn)出來的物理效應(yīng)來探測紅外輻射的傳感器，多數(shù)情況下是利用這種相互最用所呈現(xiàn)出的電學(xué)效應(yīng)。紅外探測器主要分為光子探測器和熱敏感探測器兩大類型。其中，光子探測器按原理啊可分為光電導(dǎo)探測器、光伏探測器、光電磁探測器和量子阱探測器。光子探測器的材料有PbS,PbSe,InSb,HgCdTe(MCT),GaAs/InGaAs等，其中HgCdTe和InSb斗需要在低溫下才能工作。光子探測器按其工作溫度又可分為制冷型（低溫）紅外探測器和非制冷（室溫）型紅外探測器，制冷光子探測器常使用于優(yōu)質(zhì)熱成像等性能要求較高的場合。
紅外探測器的發(fā)展
    總的來說，紅外技術(shù)的法杖歷史就是紅外探測器的不斷更新的歷史。從1800年，F(xiàn).W.赫歇爾發(fā)現(xiàn)紅外輻射時使用的水銀溫度計，到19世紀30年代，首次出現(xiàn)紅外光譜儀。從40年代初，以PbS紅外探測器為代表的光電型紅外探測器的問世；到50年代，扳道器物理學(xué)的馴熟發(fā)展對光電型紅外探測器的新的推動；再到60年代初期，對于1-3μm、3-5μm和8-13μm三個重要的大氣窗口都有了性能優(yōu)良的紅外探測器；直到60世紀中葉，8-12μm Hg1-x Cdx Te已發(fā)展到實用化水平，最后到二十世紀末，出現(xiàn)了非制冷熱成像技術(shù)，紅外技術(shù)的每一次攻堅，都是紅外探測器的一次變革。
紅外技術(shù)的應(yīng)用
    紅外技術(shù)的應(yīng)用很廣，下面簡單介紹一下紅外技術(shù)在軍事、冶金、鐵路、煤礦和消防領(lǐng)域的應(yīng)用。隨著紅外技術(shù)的日趨成熟，實用化的紅外器件將會越來越多的應(yīng)用到生活和生產(chǎn)的方方面面，像動物醫(yī)療、城市安全、食品封裝等等，應(yīng)用范圍之廣也不是一下子就能羅列出來的。
1. 軍事
紅外技術(shù)的持續(xù)發(fā)展與其在軍事領(lǐng)域的實際意義是緊密相連的。熱成像系統(tǒng)在軍事上的應(yīng)用主要包括：火控觀瞄、防空返到、精確制導(dǎo)和偵察監(jiān)視。
2. 冶金
  在冶金行業(yè)內(nèi)，紅外技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用。對于冶金工業(yè)，特別是鋼鐵行業(yè)，紅外診斷檢測的應(yīng)用范圍包括：窯爐裝料面測定；各種窯爐、鐵水包、鋼水包內(nèi)襯的缺陷診斷和厚度估算；冷卻壁損壞診斷、爐瘤診斷、工藝參數(shù)的控制與檢測、熱損耗估算等。診斷的主要手段就是紅外熱像儀的使用。
3. 鐵路
   在鐵路方面，為了保障鐵路列車的安全運行，實時檢測運行車輛軸溫、探測熱軸，很多情況下需要引進紅外熱軸探測術(shù)已經(jīng)更新到第三代，三代機還需要在實踐中不斷改進，而二代機已經(jīng)成為目前最主要的紅外軸溫探測設(shè)備，其性能可靠穩(wěn)定，完全適應(yīng)我國車型復(fù)雜、使用環(huán)境惡劣的實際情況。
4. 煤礦
   煤礦業(yè)力，煤礦開采壞境的惡劣是眾所周知的，煤礦事故時有發(fā)生。一次，對煤礦作業(yè)現(xiàn)場的檢測就顯得極其重要。紅外測量儀能夠根據(jù)松動巖石和巖石母體之間形成的空氣隔離帶產(chǎn)生的溫差，通過逐點掃描，及時探測出溫度的變化，從而將事故防范于未然。另一方面，很多中、下型礦井，主要依靠爆炸采煤，紅外測溫儀可根據(jù)爆點熱能減少瞎炮的幾率。紅外測溫儀還可以檢測皮帶機軸承溫度，預(yù)防皮帶機過負荷著火；檢測煤壁溫度，判斷煤層的著火點；帶電檢測各類電氣設(shè)備的熱故障?？偠灾t外測溫儀對煤礦安全生產(chǎn)有著極其重要的意義。
5. 消防搶險
    隨著紅外技術(shù)的發(fā)展，熱成像技術(shù)在消防搶險中也逐步推廣和應(yīng)用。在大片森林中，機載熱成像儀可以發(fā)現(xiàn)不明顯的隱火，防止火災(zāi)的發(fā)生；同時，機載熱成像儀還能探測出未息的營火和冒煙的余燼，以防止復(fù)燃