2014-2015 第一学期光电成像技术——红外热成像技术的发展及其应用院系电子工程学院光电子技术系班级光信1104姓名王凯学号********班内序号14考核成绩红外热成像技术的发展及其应用摘要：用红外热成像技术，探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、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，我们称为红外热成像仪。
关键字：红外线，红外热成像技术，发展及其应用一、引言1800年英国的天文学家Mr.William Herschel 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”。
二、红外热成像技术我们人眼能够感受到的可见光波长为：0.38—0.78微米。
通常我们将比0.78微米长的电磁波，称为红外线。
自然界中，一切物体都会辐射红外线，因此利用探测器测定目标本身和背景之间的红外线差，可以得到不同的红外图像，称为热图像。
同一目标的热图像和可见光图像是不同，它不是人眼所能看到的可见光图像，而是目标表面温度分布图像，或者说，红外热图像是人眼不能直接看到目标的表面温度分布，变成人眼可以看到的代表目标表面温度分布的热图像。
用红外热成像技术，探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、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，我们称为红外热成像仪。
红外热成像仪大致分为致冷型和非致冷型两大类。
目前，世界上最先进的红外热像仪（热成像仪或红外热成像仪），其温度灵敏度可达0.03℃。
1、红外热像仪的工作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。
（1）红外热像仪的标定 前面曾提到过史蒂芬-波兹曼定律，它给出了黑体的辐射能量与其温度的关系，即：W=ε*σ*T4式中σ=5.67×10-8w/m ².k4， T 为绝对温度， 单位为K 。
红外热像仪的标定正是基于这一理论基础,在设定的环境条件下,用一定数量已知温度的黑体进行标定。
多个黑体放置成半圆形，热像仪放在中心能转动的台子上，并与标定系统的自动控制中心相连 。
红外热像仪依次对准各黑体，每个黑体都会在热像仪中产生一个辐射信号，标定系统将此信号与其温度对应起来。
将每对信号与温度对应起来，并将各点拟合成一条曲线，这就是标定曲线，此曲线将被存在热像仪的内存里，用来对应物体辐射与温度的关系，所以如果热像仪的探测器接收到物体的辐射信号，此标定曲线将会把信号转换成对应的温度。
信 号 处 理 器显 示 二维焦平面列光学校准曲线三、红外热成像仪的应用下面是需要采用红外热像仪（热成像仪或红外热成像仪）进行检查的部分设施：1、电气装置：可发现接头松动或接触不良，不平衡负荷，过载，过热等隐患。
这些隐患可能造成的潜在影响是产生电弧、短路、烧毁、起火。
2、变压器：可以发现的隐患有接头松动，套管过热，接触不良（抽头变换器），过载，三相负载不平衡，冷却管堵塞不畅。
其影响为产生电弧、短路、烧毁、起火。
3、电动机、发电机：可以发现的隐患是轴承温度过高，不平衡负载，绕组短路或开路，碳刷、滑环和集流环发热，过载过热，冷却管路堵塞。
其影响为有问题的轴承可以引起铁芯或绕组线圈的损坏；有毛病的碳刷可以损坏滑环和集流环，进而损坏绕组线圈。
还可能引起驱动目标的损坏。
4、电气设备维修检查，屋顶查漏，节能检测，环保检查，安全防盗，森林防火，无损探伤，质量控制，医疗检查等等也很有效益。
5、诊断人体疾病，运用经络学,在人脑的研究工作及在研究疾病治疗方法中的应用;特别是在诊断哮喘病,痹症,腰椎间盘突出症,运动病,恶性肿瘤等病症具有无放射性,一次多脏器全身扫描的非接触测量的优点.是综合确诊人体某种疾病的一种有用手段。
6、建筑物外墙的监测。
通过表面温度可以为我们提供有关楼宇结构、管道系统、供暖通风及空调系统以及电气系统的许多信息。
在透过红外镜头观察时，平日肉眼看不到的问题会突现眼前。
使用红外热像仪，可以检测到空气泄漏、水分积累、管道堵塞、墙壁后面的结构特征以及过热的电气线路等，并对数据进行可视化记录归档。
通过用这种工具对表面进行扫描，您可以快速发现通常代表潜在问题的温度变化，并以详细的图形报告的形式对数据进行记录。
7、红外热成像仪在自然环境方面的应用。
监控自然环境，如森林防火、山体滑坡、火山爆发等。
四、红外热成像技术的优缺点1、红外热成像技术的优点（1）红外热成像技术是一种被动式的非接触的检测与识别，隐蔽性好(2)红外热成像技术不受电磁干扰，能远距离精确跟踪热目标，精确制导。
(3)红外热成像技术能真正做到24h全天候监控。
（4）红外热成像技术的探测能力强，作用距离远。
(5)红外热成像技术可采用多种显示方式，把人类的感官由五种增加到六种。
(6)红外热成像技术能直观地显示物体表面的温度场，不受强光影响，应用广泛。
2、红外热成像技术的缺点(1)图像对比度低，分辨细节能力较差(2)不能透过透明的障碍物看清目标，如窗户玻璃。
(3)成本高、价格贵五、国内外红外热像仪市场发展的现状与前景红外热像仪是一种用来探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、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高科技产品。
同时具有很高的军事应用价值和民用价值。
在军事上，红外热像仪可应用于军事夜视侦查、武器瞄具、夜视导引、红外搜索和跟踪、卫星遥感等多个领域；在民用方面，红外热像仪可以用于材料缺陷的检测与评价、建筑节能评价、设备状态热诊断、生产过程监控、自动测试、减灾防灾等诸多方面。
1、红外热像仪行业发展概况红外热像仪行业是一个发展前景非常广阔的新兴高科技产业，红外热像仪广泛应用于军民两个领域。
在现代战争条件下，红外热像仪已在卫星、导弹、飞机等军事武器上获得了广泛的应用；同时，随着非制冷红外热成像技术的发展，尤其是随着产业化过程中生产成本的大幅度降低，红外热像仪已在电力、消防、工业、医疗、安防等国民经济的各个部门得到了非常广泛的应用。
近几年来，红外热像仪行业的发展呈现出以下特点：（1）国际红外热像仪行业正迎来一个快速发展期红外热像仪行业的发展始于美国，最开始应用于军事领域，随着非制冷红外技术的发展，红外热像仪行业在民用领域得到了广泛的应用，而且正展现出更为广阔的市场需求。
根据美国Maxtech International2005年发布的红外市场报告，2004年全球民用红外热像仪及系统产量约为5万台；而2006年，仅FILR 公司就取得了汽车行业中的宝马公司为其新款7系列轿车配备红外热像仪的订单，并获得了美国政府35万台的出口许可申请。
随着红外热像仪在消防、电力、建筑等行业应用的推广，国际民用红外热像仪行业将迎来市场需求的快速增长期。
（资料来源：Maxtech International ，Inc:“THE WORLD MARKET FOR COMMERCIAL & DUAL-USE MILITARY INFRARED IMAGING &INFRARED THERMOMETRY”）就2006年来说，全球民用红外热像仪的销售额为16.3亿美元，同比增长17.35%，呈现出较快的增长态势，红外热像仪销售额的快速增长主要来源于新应用领域的不断扩大。
（2）中国红外热像仪行业的发展空间巨大随着中国经济、社会的快速发展，中国红外热像仪行业具有巨大的发展空间。
①军队现代化建设需要大量的红外热像仪在发达国家，红外热像仪已配置在陆军、空军、海军等各个军种中，海湾战争中平均每个美国士兵配备1.7具红外热像仪。
与发达国家相比，目前我国军队中红外热像仪应用的相对较少，按照我国政府发布的《2006年中国的国防》白皮书，我国军队的人员数量为230万人，如果未来我军10%的部队装备红外热像仪，则我国军用红外热像仪市场容量就可达到23万套，以每套10万元（目前大部份军用红外热像仪实际售价远超过10万元）来计算，其市场远景需求量可达230亿元。
②从长期来看，民用领域的潜在市场需求很大红外热像仪广泛应用于消防、电力、建筑、安防等民用领域，我国红外热像仪在这些行业的应用还处于起步阶段，发展空间巨大。
消防领域是世界上发达国家红外热像仪最大的民用市场，由于红外成像的透烟雾及测温特性，因此，红外热像仪可应用于消防的火场救生和检测设备。
据统计，目前全球有大约500万消防人员，如果每辆消防车辆配备一台热像仪，市场总量将达到200,000台。
我国消防车中还鲜有配备红外热像仪，据我国公安部消防局装备处的统计资料，目前我国消防车保有量约为2.3万辆，按照公安部、国家发展和改革委员会、建设部修订的《城市消防站建设标准》要求，到2008年，每个消防站的消防车配置将由目前的3.2辆增加到5辆，消防站将新增500个，全国消防车总量因此将增加近8000辆。
随着我国经济社会的发展，消防车配备红外热像仪将成为一个趋势，如果每台消防车配备一台红外热像仪，我国消防行业的红外热像仪市场将达到3万台左右，每台按4万元计算，市场需求总量达到12亿元。
（4）民用红外热像仪行业的产业集聚现象越来越突出国际上，红外热像仪行业的企业并购非常活跃，美国红外热像仪行业的龙头企业FILR SYSTEM公司通过多次并购，市场份额逐步提高，在国际民用红外热像仪市场，FILR SYSTEM公司的市场占有率已达到35%，前十大企业的市场占有率已达71%。
近几年来，中国红外热像仪行业良好的发展前景吸引了许多资本进入该行业，据统计，目前我国红外热像仪的供应商有近十家，但大部分企业的研发实力弱，品牌影响力小，许多企业实际上是国外产品的代理商或者是组装商。
在民用红外热像仪行业，现在已逐步形成了大立科技、广州飒特和武汉高德占据了60%的民用市场的市场格局，产业集聚现象比较明显。
六、红外热像仪市场的供求状况及变动趋势1、国际红外热像仪市场需求变动趋势红外热像仪分为军用和民用两大类，这两类市场需求变动趋势如下：军用领域的红外热成像系统是红外技术最早的应用领域，产品以制冷型热像仪为主，对探测器的性能要求很高，价格也相对昂贵。
目前，军用市场仍然是红外产品的最大市场。
民用领域主要用于预防检测、消防、安防、汽车夜视、法律监督等多个领域，近几年来全球红外热像仪的民用市场高速成长，而且随着红外热像仪行业在新领域的应用，红外热像仪市场可能呈现出暴发性增长。
（资料来源：Maxtech International ，Inc:“THE WORLD MARKET FOR COMMERCIAL & DUAL-USE MILITARY INFRARED IMAGING &INFRARED THERMOMETRY”）2、国内红外热像仪市场需求变动趋势近10年来，随着我国国防现代化建设的推进和电力、制造业的发展，我国红外热像仪市场需求快速增长。