熱成像原理是指一種被稱為“紅外熱成像”的技術(shù)能夠?qū)彷椛鋱D像轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光圖像的技術(shù)，它能讓人們看到過(guò)去看不到的東西。實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)換的設(shè)備稱為熱像儀，通過(guò)這個(gè)熱像儀，可以讓我們?cè)谄岷诘囊估锟吹接腥绨滋斓木跋蟆?/span>
自然界中的物體，除了具有我們所熟悉的可見(jiàn)光圖像外，還具有一種紅外熱輻射圖像，但人的肉眼看不到紅外熱輻射，這是因?yàn)樗l(fā)出的是紅外線，為不可見(jiàn)光。
如今，一種被稱為“紅外熱成像”的神奇技術(shù)能夠?qū)彷椛鋱D像轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光圖像。
基礎(chǔ)原理
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現(xiàn)在我們來(lái)看看熱像儀是如何完成這一轉(zhuǎn)換的。光機(jī)掃描機(jī)構(gòu)將紅外望遠(yuǎn)鏡所接收的景物熱輻射圖分解成熱輻射信號(hào)，并聚焦到紅外探測(cè)器上，探測(cè)器與圖像視頻系統(tǒng)一起將熱輻射信號(hào)放大并轉(zhuǎn)換成視頻信號(hào)，通過(guò)顯示器人們就可以看到一幅幅神奇的畫面。熱像儀能夠在幾百分之一攝氏度內(nèi)識(shí)別出溫度的微小差異。 熱成像技術(shù)是根據(jù)所有物體都發(fā)熱這一事實(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。盡管許多物體從外表看不出什么，但在其上仍有冷熱之分。借助熱圖上的顏色我們可以看到溫度的分布，紅色、粉紅表示比較高的溫度，藍(lán)色和綠色表示了較低的溫度。
科學(xué)原理
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所有不處于絕對(duì)零度的物體，均會(huì)發(fā)出不同波長(zhǎng)的電磁輻射，物體的溫度越高，分子或原子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，則紅外輻射越強(qiáng)。輻射的頻譜分布或波長(zhǎng)與物體的性質(zhì)和溫度有關(guān)。衡量物體輻射能力大小的量，稱為輻射系數(shù)。黑顏色或表面顏色較深的物體，輻射系數(shù)大，輻射較強(qiáng)；亮顏色或表面顏色較淺的物體，輻射系數(shù)小，輻射較弱。
人眼僅能看到很狹窄的一段波長(zhǎng)的電磁輻射，稱為可見(jiàn)光譜。而對(duì)于波長(zhǎng)在0.4um以下或0.7um以上的輻射，人眼則無(wú)能為力了。電磁波譜中紅外區(qū)域的波長(zhǎng)在0.7um~1mm之間，人眼看不到紅外輻射。
現(xiàn)代的熱成像裝置工作在中紅外區(qū)域（波長(zhǎng)3~5um）或遠(yuǎn)紅外區(qū)域（波長(zhǎng)8~12um）。通過(guò)探測(cè)物體發(fā)出的紅外輻射，熱成像儀產(chǎn)生一個(gè)實(shí)時(shí)的圖像，從而提供一種景物的熱圖像。并將不可見(jiàn)的輻射圖像轉(zhuǎn)變?yōu)槿搜劭梢?jiàn)的、清晰的圖像。熱成像儀非常靈敏，能探測(cè)到小于0.1℃的溫差。
工作時(shí)，熱成像儀利用光學(xué)器件將場(chǎng)景中的物體發(fā)出的紅外能量聚焦在紅外探測(cè)器上，然后來(lái)自與每個(gè)探測(cè)器元件的紅外數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的視頻格式，可以在標(biāo)準(zhǔn)的視頻監(jiān)視器上顯示出來(lái)，或記錄在錄像帶上。由于熱成像系統(tǒng)探測(cè)的是熱而不是光，所以可全天候使用；又因?yàn)樗耆潜粍?dòng)式的裝置，沒(méi)有光輻射或射頻能量，所以不會(huì)暴露使用者的位置。
紅外探測(cè)器分為兩類：光子探測(cè)器和熱探測(cè)器。光子探測(cè)器在吸收紅外能量后，直接產(chǎn)生電效應(yīng)；熱探測(cè)器在吸收紅外能量后，產(chǎn)生溫度變化，從而產(chǎn)生電效應(yīng)。溫度變化引起的電效應(yīng)與材料特性有關(guān)。 光子探測(cè)器非常靈敏，其靈敏度依賴于本身溫度。要保持高靈敏度，就必須將光子探測(cè)器冷卻至較低的溫度。通常采用的冷卻劑為斯太林（Stirling）或液氮。
熱探測(cè)器一般沒(méi)有光子探測(cè)器那么高的靈敏度但在室溫下也有足夠好的性能，因此不需要低溫冷卻。
主要應(yīng)用
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從第二次世界大戰(zhàn)開(kāi)始，熱成像技術(shù)就已應(yīng)用在軍事上。由于這種儀器是靠熱輻射來(lái)工作的，它能夠透過(guò)漆黑的戰(zhàn)場(chǎng)讓士兵們清楚地看到敵方的行蹤。又由于它為無(wú)源性接收系統(tǒng)，比無(wú)線電雷達(dá)等可見(jiàn)光裝置更安全、隱蔽。 現(xiàn)在，熱成像技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在日常生活當(dāng)中。一個(gè)重要應(yīng)用是診斷疾病，大家都知道，當(dāng)某一部位出現(xiàn)炎癥時(shí)，體溫會(huì)升高，測(cè)量體溫能夠判斷有無(wú)炎癥，但不能確定炎癥的具體位置，而熱像儀可以直觀給出人體溫度場(chǎng)分布圖，將病變的熱圖與正常熱圖比較，就可以從異常變化上診斷病的部位。熱成像技術(shù)也能在手術(shù)室大顯身手。當(dāng)血液流經(jīng)剛剛被安置的動(dòng)脈血管時(shí)，熱像儀上的動(dòng)脈管的顏色由灰變白，而在通常情況下，肉眼是很難觀察到血管是否暢通無(wú)阻的。
與診斷疾病類似，高壓輸變電的電器部件、火車軸箱、電路板等出現(xiàn)故障，也可以用熱像儀直接觀測(cè)檢查，避免故障帶來(lái)的損失。熱像儀也可以用于地質(zhì)調(diào)查，地?zé)崽讲?，森林植被分布，大氣與海洋監(jiān)測(cè)，火災(zāi)的發(fā)現(xiàn)與救援。熱像儀可以幫助救援者發(fā)現(xiàn)那些被濃煙和黑暗隱僻住的遇難者，從而救出他們。 熱成像技術(shù)還能幫助科學(xué)家們進(jìn)一步探索宇宙的奧秘。可以預(yù)期未來(lái)熱成像技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)得到更充分的開(kāi)發(fā)，推廣和普及。
