红外热像仪工作原理及在建筑应用分析

2013-11-14 17:41 来源:电子信息网 作者:蒲公英

一、红外热像仪的发展历史

自从1800年赫谢尔利用水银温度计制作的最原始的热敏探测器发现了红外辐射以来,人们就开始不断运用各种方法对红外辐射进行检测,并根据红外光的特点而加以应用,相继制成了各种红外探测器,如热敏型辐射探测器(温差电偶探测器、电阻测辐射热计、热释电探测器)和半导体光电探测器(光电导探测器、光伏型探测器等)。最初,人们只能以单个探测单元通过光机扫描的方式并协同低温制冷器来实现图像探测;后来,则出现了探测单元数目在一万以上,且自带有信号读出电路的二维N×M元焦平面阵列(FPA)探测器;而现今,集成了探测器后续信号处理电路,包括信号读出电路、前放、模数转换器等的第三代被称为“灵巧” (smart)凝视的大阵列焦平面也已开始崭露头角。

红外焦平面热像仪是一种可探测目标的红外辐射,并能通过光电转换、电信号处理等手段,将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的设备,是集光、机、电等尖端技术于一体的高科技产品。因其具有较强的抗干扰能力,隐蔽性能好、跟踪、制导精度高等优点,在军事及民用领域获得了广泛的应用。

二、红外热像探测器的分类

红外热像探测器的焦平面上排列着感光元件阵列,从无限远处发射的红外线经过光学系统成像在系统焦平面的这些感光元件上,探测器将接受到光信号转换为电信号并进行积分放大、采样保持,通过输出缓冲和多路传输系统,最终送达监视系统形成图像。

红外焦平面阵列分类有:

1、根据制冷方式划分制冷型和非制冷型。

2、依照光辐射与物质相互作用原理划分为光子探测器与热探测器两大类。

3、按照结构形式划分为单片式和混成式两种。

4、按成像方式划分为扫描型和凝视型两种

5、根据波长划分:1~3μm的短波红外、3~5μm的中波红外、8~14μm的长波红外三种不同波长的探测器。

三、红外热像技术在国内应用状况

随着科技的进步,目前红外热像技术除在军事领域外,在民用领域也得到了长足的发展。现在在民用领域使用的红外热像仪探测波段为8~14μm长波的非制冷焦平面凝视型红外热成像仪,其体积、重量、操作性均比第一代制冷型红外热像仪有了很大的改进。

红外热像仪在国内现主要应用于如下行业:

l 建筑检测:检测房屋的节能、渗漏和空鼓等状况。

l 设备预测性维护:主要对设备的工作状态进行巡检,提前发现设备存在的问题。

l 研发与品质管理:主要对产品的发热状态进行检测,提高产品的质量。

l 消防:搜救和日常防火安全检测。

l 其他:如科研、教育、医疗等。

四、红外热像技术在国内建筑检测的应用状况

目前,红外热像仪在国内部分建筑行业已经开始使用,主要应用有:

建筑安全检测:建筑渗漏检测

白蚁防治

空鼓及外墙饰面粘贴缺陷检测

建筑电气检测

建筑节能检测:节能材料检测

建筑密封性检测

暖通系统检测

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