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紅外熱成像儀的原理及組成

來源:上海自動(dòng)化儀表有限公司   2022年11月17日 15:15  

1、紅外熱成像原理

研究發(fā)現(xiàn),自然界中一切物體的溫度都會(huì)高于*零度(零下273.15℃),由于物體內(nèi)部分子存在熱運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象,不斷地向周圍空間釋放紅外光(波)。紅外光,又稱紅外線,是位于可見光和微波之間的電磁波(光),波長(zhǎng)范圍在0.75~100 μm之間。一般把紅外線分為三部分:近紅外線(波長(zhǎng)范圍0.75~2.5 μm)、中紅外線(波長(zhǎng)范圍 2.5~25 μm)和遠(yuǎn)紅外線(波長(zhǎng)范圍 25~100 μm)。

物體的溫度越高,紅外線熱輻射能量越強(qiáng),其紅外輻射能量的大小及其波長(zhǎng)與物體溫度有著十分密切的關(guān)系。研究表明,物體輻射出的紅外線峰值波長(zhǎng)與*溫度成反比,即物體的溫度越高,其輻射出的峰值波長(zhǎng)越短。根據(jù)維恩位移定律,峰值波長(zhǎng)(λ)與物體的*溫度(T)乘積為常數(shù),即:λT=b,其中常數(shù) b=0.002 897 m·K。當(dāng)測(cè)得物體表面輻射出的波長(zhǎng)時(shí),即可根據(jù)維恩位移定律計(jì)算得到物體表面溫度,這就是紅外熱成像測(cè)溫技術(shù)的理論基礎(chǔ)。利用紅外熱成像技術(shù),可以根據(jù)不同場(chǎng)合針對(duì)性開發(fā)設(shè)計(jì)各種遠(yuǎn)距離測(cè)溫設(shè)備,如熱成像儀器,廣泛應(yīng)用在大流量人群場(chǎng)所出入口,下面將對(duì)其構(gòu)造原理進(jìn)行具體介紹。

2、紅外熱成像儀構(gòu)造

紅外熱成像儀的構(gòu)造類似于一臺(tái)數(shù)碼攝像機(jī),基本組成模塊為:紅外鏡頭、紅外探測(cè)器、信號(hào)處理電路、熱圖顯示器等。某一物體發(fā)出的紅外輻射通過熱成像鏡頭聚集到紅外線探測(cè)器上,紅外探測(cè)器將接收到的紅外輻射信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并輸出,經(jīng)調(diào)整或放大后輸入到信號(hào)處理器,信號(hào)處理器對(duì)接收到的電信號(hào)進(jìn)行一系列處理并轉(zhuǎn)換成圖像碼流,*在顯示器界面進(jìn)行熱圖可視化顯示。

與普通鏡頭相比,紅外熱成像儀鏡頭通常使用鍺玻璃制成,鍺玻璃折射系數(shù)高,將可見光與紫外光過濾掉,只能通過紅外光。紅外探測(cè)器一般為紅外感應(yīng)元件(紅外傳感器)或晶片,從紅外焦平面陣列輸出的是模擬電信號(hào),反映晶片單元感受到的紅外輻射能量的強(qiáng)弱,然后經(jīng)過模擬放大、濾波、AD(模-數(shù))轉(zhuǎn)換后,變成適當(dāng)?shù)臄?shù)字信號(hào)再進(jìn)行處理,如通常轉(zhuǎn)化為常用的圖像灰度值。對(duì)紅外焦平面陣列所有的晶片單元輸出的信號(hào)進(jìn)行組合,得到二維灰度圖像,然后對(duì)不同的灰度范圍進(jìn)行不同的映射處理,突出顯示我們感興趣的溫度或目標(biāo)所在的灰度區(qū)間,抑制其他不受關(guān)注的灰度區(qū)間,增強(qiáng)溫度的可視化效果。

通常我們?cè)诩t外熱圖顯示器觀察到的熱成像圖片是重新配色之后的,可更加方便地通過查看圖像不同顏色,直觀判斷出物體不同部位溫度的差異。由以上可知,紅外熱成像是一種可將紅外圖像轉(zhuǎn)換為熱輻射圖像的技術(shù),該技術(shù)可在圖像中顯示溫度值。因此,熱輻射圖像中的各種像素事實(shí)上都是一個(gè)溫度測(cè)量,可實(shí)現(xiàn)對(duì)物體溫度的非接觸式測(cè)量。

此外,主控模塊(信號(hào)處理器)獲取到熱成像的整個(gè)完整圖像信息后,可通過外聯(lián)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)將溫度信息傳輸?shù)诫娔X端或后臺(tái)服務(wù)器,后端的綜合一體化監(jiān)控服務(wù)平臺(tái)可以實(shí)時(shí)掌握前端的人流測(cè)溫信息,再結(jié)合人工智能人臉識(shí)別算法形成配套的解決方案。如通過設(shè)置警示溫度,實(shí)現(xiàn)對(duì)體溫異常人員的鎖定和動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示,幫助工作人員進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行篩檢或者警示。


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