紅外熱像儀主要技術(shù)參數(shù)(“紅外”)共16張課件

1、紅外熱像儀主要技術(shù)參數(shù)紅外熱像儀主要技術(shù)參數(shù)紅外熱成像原理 1.紅外線(xiàn)原理 自然界中的一切物體，只要其溫度高于絕對(duì)零度（-273）的物體都能輻射電磁波，紅外線(xiàn)輻射式自然界存在的一種最為廣泛的電磁波輻射，它是基于任何物體在常規(guī)環(huán)境下都會(huì)產(chǎn)生的自身的分子和原子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，并不停地輻射出熱紅外能量。2.紅外線(xiàn)波段范圍 太陽(yáng)發(fā)出的光波又叫電磁波?？梢?jiàn)光是人眼能夠感受的電磁波，經(jīng)三棱鏡折射后，能見(jiàn)到紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七色光。 電磁波光譜紅外熱成像原理 1.紅外線(xiàn)原理 紅外線(xiàn)與可見(jiàn)光、紫外線(xiàn)、X射線(xiàn)、射線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)電波一起，構(gòu)成了一個(gè)完整連續(xù)的電磁波譜，如下圖所示： 大氣、煙云等吸收可見(jiàn)光和近紅外線(xiàn)，

2、但是對(duì)35微米和814微米的紅外線(xiàn)卻是透明的。因此，這兩個(gè)波段被稱(chēng)為紅外線(xiàn)的“大氣窗口”。利用這兩個(gè)窗口，紅外熱像儀可以在完全無(wú)光的夜晚，或是在煙云密布的惡劣環(huán)境，能夠清晰地觀(guān)察到前方的情況。紅外熱成像原理 紅外線(xiàn)與可見(jiàn)光、紫外線(xiàn)、X射線(xiàn)、射線(xiàn)和3.紅外熱成像原理 熱成像系統(tǒng)的就是通過(guò)能夠透過(guò)紅外輻射的紅外光學(xué)系統(tǒng)將景物的紅外輻射聚焦到能夠?qū)⒓t外輻射能轉(zhuǎn)換為便于測(cè)量的物理量的器件 紅外探測(cè)器上，紅外探測(cè)器再將強(qiáng)弱不等的輻射信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)放大和視頻處理，形成可供人眼觀(guān)察的視頻圖像。紅外熱成像系統(tǒng)將物體發(fā)射的紅外輻射轉(zhuǎn)變?yōu)槿搜劭梢?jiàn)的熱圖像，從而使人眼的視覺(jué)范圍擴(kuò)展到不可見(jiàn)的紅外區(qū)

3、，其基本原理方框圖如下：紅外熱成像原理 3.紅外熱成像原理紅外熱成像原理 紅外探測(cè)器輸出的圖像通常稱(chēng)為“熱圖像”，由于不同物體甚至同一物體不同部位輻射能力和它們對(duì)紅外線(xiàn)的反射強(qiáng)弱不同。利用物體與背景環(huán)境的輻射差異以及景物本身各部分輻射的差異，熱圖像能夠呈現(xiàn)景物各部分的輻射起伏，從而能顯示出景物的特征。 同一目標(biāo)的熱圖像和可見(jiàn)光圖像是不同，它不是人眼所能看到的可見(jiàn)光圖像，而是目標(biāo)表面溫度分布圖像，或者說(shuō)，紅外熱圖像是人眼不能直接看到目標(biāo)的表面溫度分布，變成人眼可以看到的代表目標(biāo)表面溫度分布的熱圖像。 紅外熱成像原理 紅外探測(cè)器輸出的圖像通常稱(chēng)為“熱圖像”，由于 4.紅外熱像儀基本技術(shù)參數(shù)解釋紅外

4、熱像儀分類(lèi)：按照工作溫度分為制冷型和非制冷型按照功能分為測(cè)溫型和非測(cè)溫型紅外探測(cè)器：探測(cè)器是紅外熱像儀的心臟，它可以將紅外輻射轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。探測(cè)器尺寸：探測(cè)器尺寸指探測(cè)器上單個(gè)探測(cè)元的大小，一般的規(guī)格有25m，35m等。探測(cè)元越小，則成像的質(zhì)量越好。紅外熱成像原理 4.紅外熱像儀基本技術(shù)參數(shù)解釋紅外熱成像原理 制冷式熱成像儀： 其探測(cè)器中集成了一個(gè)低溫制冷器，這種裝置可以給探測(cè)器降溫度，這樣是為了使熱噪聲的信號(hào)低于成像信號(hào)，成像質(zhì)量更好。非制冷式熱成像儀： 其探測(cè)器不需要低溫制冷，采用的探測(cè)器通常是以微測(cè)輻射熱計(jì)為基礎(chǔ)，主要有多晶硅和氧化釩兩種探測(cè)器。制冷式紅外熱圖像非制冷式紅外熱圖像紅外熱成

5、像原理 制冷式熱成像儀：制冷式紅外熱圖像非制冷式紅外熱圖像紅外熱成主動(dòng)紅外成像： 主動(dòng)紅外攝像機(jī)需要借助于紅外發(fā)射燈，一般由紅外感應(yīng)攝像機(jī)和紅外發(fā)射燈組成，目成市場(chǎng)上大多是采用將攝像機(jī)和紅外投射器分開(kāi)的模式。 被動(dòng)紅外成像： 被動(dòng)紅外攝像機(jī)不需要借助紅外燈，它主要是探測(cè)并吸收目標(biāo)物體的紅外輻射，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換和信號(hào)處理等手段轉(zhuǎn)化為人眼可見(jiàn)的紅外熱圖像。 被動(dòng)紅外攝像機(jī)主動(dòng)紅外攝像機(jī)紅外熱成像原理 主動(dòng)紅外成像：被動(dòng)紅外攝像機(jī)主動(dòng)紅外攝像機(jī)紅外熱成像原理 紅外探測(cè)器的分辨率： 分辨率是衡量熱像儀探測(cè)器優(yōu)劣的一個(gè)重要參數(shù)，表示了探測(cè)器焦平面上有多少個(gè)單位探測(cè)元。目前市場(chǎng)主流分辨率為160120，38

6、4288等，此外還有320240，640480等。分辨率越高，成像效果也就越清晰。 160120分辨率紅外圖384288分辨率紅外圖紅外熱成像原理 紅外探測(cè)器的分辨率：160120分辨率紅外圖384288視場(chǎng)角是由鏡頭系統(tǒng)主平面與光軸交點(diǎn)看景物或看成像面的線(xiàn)長(zhǎng)度時(shí)所張的角度，通俗的說(shuō)，鏡頭有一個(gè)確定的視野，鏡頭對(duì)這個(gè)視野的高度和寬度的張角稱(chēng)為視場(chǎng)角。單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式分辨率越高，成像效果也就越清晰。其探測(cè)器不需要低溫制冷，采用的探測(cè)器通常是以微測(cè)輻射熱計(jì)為基礎(chǔ)，主要有多晶硅和氧化釩兩種探測(cè)器。單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式太陽(yáng)發(fā)出的光波又叫電磁波。按照功能分為測(cè)溫型和非測(cè)溫型熱像儀對(duì)測(cè)度圖案進(jìn)

7、行觀(guān)察，當(dāng)系統(tǒng)的基準(zhǔn)電子濾波器輸出的信號(hào)電壓峰值和噪聲電壓的均方根之比為1時(shí)，黑體目標(biāo)和黑體背景的溫差稱(chēng)為噪聲等效溫差。壞點(diǎn)指在紅外圖像中坐標(biāo)不隨目標(biāo)變化的明暗斑點(diǎn)，是由探測(cè)器的單個(gè)探測(cè)元對(duì)紅外輻射的響應(yīng)率過(guò)高或過(guò)低造成的，也稱(chēng)無(wú)效像元 。因此，這兩個(gè)波段被稱(chēng)為紅外線(xiàn)的“大氣窗口”。紅外熱像儀基本技術(shù)參數(shù)解釋其探測(cè)器中集成了一個(gè)低溫制冷器，這種裝置可以給探測(cè)器降溫度，這樣是為了使熱噪聲的信號(hào)低于成像信號(hào)，成像質(zhì)量更好。利用這兩個(gè)窗口，紅外熱像儀可以在完全無(wú)光的夜晚，或是在煙云密布的惡劣環(huán)境，能夠清晰地觀(guān)察到前方的情況。視場(chǎng)角（FOV）： 視場(chǎng)角是由鏡頭系統(tǒng)主平面與光軸交點(diǎn)看景物或看成像面的線(xiàn)長(zhǎng)

8、度時(shí)所張的角度，通俗的說(shuō)，鏡頭有一個(gè)確定的視野，鏡頭對(duì)這個(gè)視野的高度和寬度的張角稱(chēng)為視場(chǎng)角。 紅外熱成像原理 視場(chǎng)角是由鏡頭系統(tǒng)主平面與光軸交點(diǎn)看景物或看成像面的線(xiàn)長(zhǎng)度時(shí)焦距（鏡頭大小）： 透鏡中心到其焦點(diǎn)的距離，通常用f表示。焦距的單位通常用mm(毫米)來(lái)表示，一個(gè)鏡頭的焦距一般都標(biāo)在鏡頭的前面，如f=50mm（這就是我們通常所說(shuō)的“標(biāo)準(zhǔn)鏡頭”），28-70mm（我們最常用的鏡頭）、70-210mm（長(zhǎng)焦鏡頭）等。焦距越大，可清晰成像的距離就越遠(yuǎn)。紅外熱成像原理 焦距（鏡頭大?。杭t外熱成像原理 噪聲等效溫差（NETD）： 熱像儀對(duì)測(cè)度圖案進(jìn)行觀(guān)察，當(dāng)系統(tǒng)的基準(zhǔn)電子濾波器輸出的信號(hào)電壓峰值和

9、噪聲電壓的均方根之比為1時(shí)，黑體目標(biāo)和黑體背景的溫差稱(chēng)為噪聲等效溫差。NETD越小，表示成像畫(huà)面質(zhì)量越好。 紅外熱成像原理 噪聲等效溫差（NETD）：紅外熱成像原理 鬼影： 其指紅外圖像中出現(xiàn)的不隨目標(biāo)變化的或明或暗的紋路，它是由于紅外探測(cè)器的探測(cè)元對(duì)紅外輻射的響應(yīng)率不均勻造成的。壞點(diǎn)： 壞點(diǎn)指在紅外圖像中坐標(biāo)不隨目標(biāo)變化的明暗斑點(diǎn)，是由探測(cè)器的單個(gè)探測(cè)元對(duì)紅外輻射的響應(yīng)率過(guò)高或過(guò)低造成的，也稱(chēng)無(wú)效像元 。 紅外熱成像原理 鬼影：紅外熱成像原理 其指紅外圖像中出現(xiàn)的不隨目標(biāo)變化的或明或暗的紋路，它是由于紅外探測(cè)器的探測(cè)元對(duì)紅外輻射的響應(yīng)率不均勻造成的。透鏡中心到其焦點(diǎn)的距離，通常用f表示。自然

10、界中的一切物體，只要其溫度高于絕對(duì)零度（-273）的物體都能輻射電磁波，紅外線(xiàn)輻射式自然界存在的一種最為廣泛的電磁波輻射，它是基于任何物體在常規(guī)環(huán)境下都會(huì)產(chǎn)生的自身的分子和原子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，并不停地輻射出熱紅外能量。補(bǔ)償前紅外圖像視場(chǎng)角是由鏡頭系統(tǒng)主平面與光軸交點(diǎn)看景物或看成像面的線(xiàn)長(zhǎng)度時(shí)所張的角度，通俗的說(shuō)，鏡頭有一個(gè)確定的視野，鏡頭對(duì)這個(gè)視野的高度和寬度的張角稱(chēng)為視場(chǎng)角。其指紅外圖像中出現(xiàn)的不隨目標(biāo)變化的或明或暗的紋路，它是由于紅外探測(cè)器的探測(cè)元對(duì)紅外輻射的響應(yīng)率不均勻造成的。因此，這兩個(gè)波段被稱(chēng)為紅外線(xiàn)的“大氣窗口”。其探測(cè)器不需要低溫制冷，采用的探測(cè)器通常是以微測(cè)輻射熱計(jì)為基礎(chǔ)，主要有多

11、晶硅和氧化釩兩種探測(cè)器。其指紅外圖像中出現(xiàn)的不隨目標(biāo)變化的或明或暗的紋路，它是由于紅外探測(cè)器的探測(cè)元對(duì)紅外輻射的響應(yīng)率不均勻造成的。160120分辨率紅外圖補(bǔ)償后紅外圖像利用這兩個(gè)窗口，紅外熱像儀可以在完全無(wú)光的夜晚，或是在煙云密布的惡劣環(huán)境，能夠清晰地觀(guān)察到前方的情況。利用這兩個(gè)窗口，紅外熱像儀可以在完全無(wú)光的夜晚，或是在煙云密布的惡劣環(huán)境，能夠清晰地觀(guān)察到前方的情況。 非均勻性校正： 由于紅外探測(cè)器制造工藝的局限，紅外探測(cè)器每個(gè)探測(cè)元對(duì)紅外輻射的響應(yīng)率不同，成像面上會(huì)出現(xiàn)上述鬼影和壞點(diǎn)現(xiàn)象，影響熱像儀的成像質(zhì)量。 非均勻性校正是指有效降低探測(cè)器的響應(yīng)率不均勻性，提高熱像儀成像質(zhì)量的一種技術(shù)手段。經(jīng)過(guò)非均勻性校正的熱像儀成像畫(huà)面均勻，鬼影和壞點(diǎn)現(xiàn)象消失，成像效果得到明顯改善，可大大提高熱像儀的觀(guān)察能力。 非均勻校正前 非均勻校正后紅外熱成像原理 其指紅外圖像中出現(xiàn)的不隨目標(biāo)變化的或明或暗的紋路，它是由于紅 補(bǔ)償： 補(bǔ)償也成為校正，是為了獲得非均勻性校正所需的原始數(shù)據(jù)，從而得到理想的紅外圖像，在圖像出現(xiàn)不清晰的時(shí)候，可對(duì)熱像儀進(jìn)行補(bǔ)償操作。補(bǔ)償目標(biāo)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和目標(biāo)特性選擇不同的但溫度均勻的物體，這個(gè)物