红外热成像仪原理

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上，在光学系统和红外探测器之间，有一个光机扫描机构（焦平面热像仪无此机构）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。

一、原理

红外线是一种电磁波，具有与无线电波和可见光一样的本质。红外线的发现是人类对自然认识的一次飞跃。利用某种特殊的电子装置将物体表面的温度分布转换成人眼可见的图像，并以不同颜色显示物体表面温度分布的技术称之为红外热成像技术，这种电子装置称为红外热像仪。

这种热像图与物体表面的热分布场相对应；实质上是被测目标物体各部分红外辐射的热像分布图由于信号非常弱，与可见光图像相比，缺少层次和立体感，因此，在实际动作过程中为更有效地判断被测目标的红外热分布场，常采用一些辅助措施来增加仪器的实用功能，如图像亮度、对比度的控制，实标校正，伪色彩描绘等高线和直方进行数算、打印等

二、应用

热像仪在军事和民用方面都有广泛的应用。随着热成像技术的成熟以及各种低成本适于民用的热像仪的问世，它在国民经济各部门发挥的作用也越来越大。在工业生产中，许多设备常用于高温、高压和高速运转状态，应用红外热成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，利用热像仪还可以进行工业产品质量控制和管理。

热成像的优势自然界中的一切物体的温度都高于绝对零度，都会有红外辐射．这是由于物体内部分子热运动的结果。其辐射能量正比于自身温度的四次方成正比，辐射出的波长与其温度成反比。红外成像技术就是根据探测到的物体的辐射能的大小。经系统处理转变为目标物体的热图像，以灰度级或伪彩色显示出来，即得到被测目标的温度分布从而判断物体所处的状态。林区背景温度一般在-40～60摄氏度，而森林可燃物产生的火焰的温度为600～1200摄氏度，两者温度相差较大。在热图像中很容易将可燃物的燃烧情况从地形背景中分离出来。根据热图像的温度分布，我们不仅可以判断火的性质还能探测出火的位置、火场面积、从而估计火势。

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、侦察以及各种材料及制品的无损检查等。

三、红外热像图和可见光图比较

   红外热图像                           可见光图像

四、红外线的发现

1800年英国的天文学家Mr.WilliamHerschel用分光棱镜将太阳光分解成从红色到紫色的单色光，依次测量不同颜色光的热效应。他发现，当水银温度计移到红色光边界以外，人眼看不见任何光线的黑暗区的时候，温度反而比红光区更高。反复试验证明，在红光外侧，确实存在一种人眼看不见的“热线”，后来称为“红外线”，也就是“红外辐射”。

红外线普遍存于自然界中，任何温度高于绝对零度（-273.16℃ ）的物体都会发出红外线，比如冰块。

五、红外热成像技术的基础知识－电磁波谱

我们通常把波长大于红色光线波长0.75µm，小于1000µm的这一段电磁波称作“红外线”，也常称作“红外辐射”。红外线按照波长不同可以分为：近红外0.75 – 3µm；中红外3 – 6 µm；远红外6 – 15µm；极远红外15 –1000 µm。

六、红外辐射的大气穿透

红外线在大气中穿透比较好的波段，通常称为“大气窗口”。红外热成像检测技术，就是利用了所谓的“大气窗口”。短波窗口在1--5μm之间，而长波窗口则是在8--14μm之间。

    一般红外线热像仪使用的波段为:短波 (3µm -- 5µm); 长波 ( 8µm --14µm) 。

七、红外热像仪原理

红外热像仪可将不可见的红外辐射转换成可见的图像。物体的红外辐射经过镜头聚焦到探测器上，探测器将产生电信号，电信号经过放大并数字化到热像仪的电子处理部分，再转换成我们能在显示器上看到的红外图像。

八、人体各部位体表温度对照表：

九、人体体表温度与疾病的关系：

体表温度高于或低于正常体温时，都代表身体处于疾病状态；体表温度在正常范围内呈现的颜色为黄色。（体表温度突然升高——提示急性病症发生）

1、肩周及颈部部位体温偏低时——提示为肩周炎或颈椎病；

2、胸前部位体温偏低或体温升高时： 

A、胸前体温升高——提示胸前部位处于炎症状态：

男性——肺部炎症（胸前体温升高）、感冒咳嗽

女性——乳腺炎、肺部炎症

备注：乳腺癌病人的乳房处体温明显提高（呈紫红色或深红色）。

乳腺癌可导致乳房局部体表温度升高2度。

B、胸前体温偏低时——提示胸前部位处于陈旧性疾病：

男性——老慢支、慢支、哮喘

女性——老慢支、慢支、哮喘、乳房小叶增生、乳腺增生

3、右侧肝区部体温偏低时——提示为肝部疾病（脂肪肝、酒精肝、肝肿大、胆囊炎、胆结石等疾病）

4、脐上腹部部位体温偏低时——提示慢性胃炎、或浅表性胃炎、或十二指肠溃疡、肥胖症

5、脐下腹部至会阴部体温偏低时——提示腹腔疾病（女性：盆腔炎、痛经、宫颈炎、子宫肌瘤；男性：前列腺炎、尿道炎等）

6、腰部体温偏低时——提示腰肌劳损、腰部疼痛、腰椎盘突出；

7、肘部体温偏低时——提示网球肘、肘部肌肉损伤；

8、全身关节部位体温偏低时——提示关节炎、关节损伤；

9、脑部、头部体温偏低时——提示失眠、头痛、头晕等；

10、头面部体温偏高、心前区体温偏低时——提示高血压、脑供血不足、脑梗、冠心病；

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