红外热像仪成像原理.ppt

目录一、概论 (11、热像仪构成 (12、热成像功能: (13、热成像技术的优点 (14、红外成像阵列与系统分类 (15、热成像技术的划代 (16、典型技术特点 (27、制冷红外成像阵列与系统的发展 (47、非制冷红外成像阵列与系统的发展 (48、红外成像探测器的发展趋势 (5二、工作原理与结构 (51、串扫型热像仪 (62、并扫型热像仪 (73、串并扫型热像仪 (8四、常见的光机扫描机构 (91、旋转反射镜鼓做二维扫描 (92、平行光路中旋转反射镜鼓与摆镜组合 (103、平行光路中反射镜鼓加会聚光路中摆镜 (104、折射棱镜与反射镜鼓组合 (115、会聚光路中两旋转折射棱镜组合 (126、两个摆动平面镜组合 (12五、热成像系统基本技术参数 (121、光学系统的通光口径0D 和焦距0f (122、瞬时视场角α、β (123、观察视场角H W 、V W (134、帧时f T 和帧速∙F (135、扫描效率η (136、滞留时间d τ (13六、红外成像系统综合性能参数 (141、噪声等效温差NETD (142、最小可分辨温差MRTD (153、最小可探测温差MDTD (18红外成像系统一、概论能够摄取景物红外辐射分布,并将其转换为人眼可见图像的装置,就是红外热成像系统(简称热像仪。

实现景物热成像的技术称为热成像技术。

1、热像仪构成✓接收和汇聚景物红外辐射的红外光学组件;✓既实现红外望远镜大视场与红外探测器小视场匹配,又按显示制式的要求进行信号编码的光学机械扫描器(当使用探测元数量足够多的红外焦平面探测器时,光学机械扫描器可以省去;✓将热辐射信号变成电信号的红外探测器组件;✓对电信号进行处理的电子学组件;✓将电信号转变成可见光图像的显示器;✓进行信号处理的算法和软件。

2、热成像功能:✓将人眼的观察范围扩展到光谱红外区;✓极大地提高人眼观察的灵敏度;✓获得了客观世界与热运动相关的信息。

3、热成像技术的优点✓环境适应性优于可见光,尤其是在夜间和恶劣天候下,具有较好的穿透烟雾和尘埃的能力;✓隐蔽性好,比雷达和激光探测安全且保密性强,不易被干扰;✓识别伪装目标的能力优于可见光,具有较强的反隐身能力;✓具有较远的作用距离;✓与雷达系统相比,体积小,重量轻,功耗低。

应用
热像仪(1)对于发电机、电动机的不平衡负载，轴承温度过高，碳刷、滑环和集流环发热，绕组短路或开路， 冷却管路堵塞，过载过热等问题进行监测。
(2)可以对电气设备进行维修检查。而对于安全防盗，屋顶查漏，环保检查，节能检测，无损探伤，森林防 火，医疗检查，质量控制等也比较有帮助。
(3)可以监控像火山爆发、山体滑坡等突发的自然环境变化。 (4)对于变压器的套管过热，过载，接头松动，冷却管堵塞不畅，接触不良，三相负载不平衡等进行监测。 (5)对于电气装置的接触不良，过载，接头松动或，过热，不平衡负荷等隐患进行监测。 红外热像仪的应用范围愈来愈广泛，在科研领域、医疗领域、电子等行业都将发挥出举足轻重的作用。
4.空间分辨率/IFOV
IFOV是指能在单个像素上所能成像的角度，因为角度太小所以用毫弧度mrad表示。IFOV受到探测器和镜头的 影响可以发现镜头不变，像素越高，IFOV越小。反之像素不变，视场角越小，IFOV越小。同时，IFOV越小，成像 效果越清晰。
发展趋势
随着红外技术的不断提升,使得红外热像仪在社会各个领域中得到了广泛的应用，目前它正展现出极为广阔的 市场前景。不断发展中的红外热像仪已经从军用领域转向民用领域,并发挥着其它产品难以替代的重要作用。在民 用领域,红外热像仪被广泛应用于预防检测、消防、制程控制安防、汽车夜视环境监测、电力、建筑、石化以及医 疗等领域。此外,随着红外热像仪应用领域的不断拓展,未来它将渗透到国民经济的各个领域。可以预测,民用领 域的红外热像仪市场极有可能呈现出爆发性增长,潜在的需求市场将高达上千亿美元。
早先用于军事领域的红外热像仪，最近这些年不断向民用、工业用领域进行扩展。欧美一些发达国家自上世 纪70年代开始，先后开始探索红外热像仪在各个领域的使用。经过几十年的持续发展，红外热像仪从一个笨重的 机器已经发展成一个轻便、便携的用于现场测试的设备。

四、临床基本应用
眼科 对红外光的反射率随眼睛色素的颜色而异。 临床实践表明，用彩色红外胶片进行眼科 学研究是一个卓有成效的方法。在彩色红 外幻灯片上正常眼底呈现黄绿色，伴有棕 红色的静脉和黄色的动脉。血管纹理在照 片上呈紫灰色。
五、红外热图
正常人体头部远红外热图
锁骨处及淋巴处代谢旺盛，出现 正常均匀的热区，两乳正常，温 度微低。
五、红外热图
正常人体腹部，两侧温度 分布基本对称，脐部为正 常的热区，脂肪厚的地方 温度较低，两乳为正常微 冷区
正常人的腿部，双腿基本对 称，双足由于负重过久而血 流不畅，导致低温
五、红外热图
下窝处为正常的热区，对肝病正常乳 房热像，两侧乳房基本对称，两乳判 断的时候要注意考虑此问题。乳头为 正常的冷区。
红外辐射的三个规律
基尔霍夫定律
同温度物体的红外发射能力 正比于其红外吸收能力；红外平 衡状态时，物体吸收的红外能量 恒等于它所发射的红外能量。
推论：性能好的反射体或透明体，必然是性 能好的辐射体。
三、红外辐射的基本概念
斯蒂芬－玻耳兹曼定律（1879，1884）
物体辐射的红外能量密度W与其自身的 热力学温度T的4次方成正比，并与它表面的 比辐射率成正比：
二、红外光的历史
1933年，哥本哈根大学国家医院的哈克塞 森首先把红外摄影技术用于皮肤病学的研 究，此后人们就把这一方法广泛地应用于 医学实践
医学红外摄影技术主要考虑三个方面：
皮肤和皮下组织对红外光的反射、散射和透射 特性
能穿透机体红外光源的光谱分布 能记录红外光的胶片和感光板的光谱响应
1835年安培宣告了光和热射线的同一性， 在这以后大量研究表明热射线都具有光线 的基本性质。

开机与关机
开机
按下电源键，等待仪器自检完毕，即可开始使用。
关机
按下关机键，仪器开始关机程序，等待关机完毕即可。
校准与标定
校准
在每次使用前或使用一定时间后，需要对红外热像仪进行校准，以确保测量结果的准确性。
标定
对红外热像仪进行标定，以消除仪器本身的误差，提高测量精度。
图像采集与处理
图像采集
根据需要选择合适的模式和参数，进行 图像采集。
温度分辨率
总结词
温度分辨率是红外热像仪能够分辨的 最小温差。
详细描述
温度分辨率决定了热像仪对细微温度 变化的敏感程度。分辨率越高，热像 仪能够检测到的温度变化越小，测量 精度也越高。
空间分辨率
总结词
空间分辨率决定了红外热像仪能够分辨的最小目标尺寸。
详细描述
空间分辨率越高，热像仪能够识别和定位的目标越小。这对 于需要精确测量小尺寸目标的场景尤为重要，如检测电子设 备的热故障点等。
要求
具有高透过率和低畸变， 能够将目标辐射的能量高 效地传输到探测器上。
探测器
作用
将汇聚的红外能量转换为 电信号。
类型
主要有热电堆、热电偶、 光子探测器等。
要求
具有高灵敏度、低噪声和 快速响应等特点，能够将 微弱的红外能量转换为可 测量的电信号。
信号处理系统
作用
对探测器输出的电信号进行处理 ，包括放大、滤波、模数转换等 。
VS
图像处理
对采集到的图像进行预处理、分析和处理 ，提取所需的信仪的镜头和外壳，保持仪器的清洁和整 洁。
要点二
存储
将红外热像仪存放在干燥、通风的地方，避免阳光直射和 高温环境。
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