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辛先森科技说|「开讲」巨哥电子沈憧棐详谈红外热成像原理与应用

集微网消息（文/Oliver） ， 新冠肺炎疫情爆发以来 ， 红外热像仪在全国各地的防疫工作中起到了重要作用 。 究竟这款抗疫神器的工作原理是什么？疫情结束后这类产品又将被应用在哪些场景呢？
为了探索红外热成像原理与其他广泛应用 ， 6月12日 ， 集微网邀请到了上海巨哥电子科技有限公司创始人沈憧棐做客第十二期“开讲” ， 带来了以《红外热成像抗疫神器原理及其工业和消费级应用》为主题的精彩演讲 。
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工作原理
在疫情期间 ， 全国各地的机场、火车站、医院、写字楼都可以看到红外热像仪对人们的体温进行快速筛查 ， 其原理就是通过探测物体自身发出来的热辐射来成像 。 沈憧棐表示 ， 温度在绝对零度（零下273摄氏度）以上的所有物体 ， 无时无刻不在发出热辐射 。
从物理上来看 ， 有一个非常著名的“黑体辐射曲线” ， 它是指所有的物体发射热辐射的功率和它的波长存在一定关系 ， 下图有很多条曲线 ， 每一条线对应一个温度值 ， 300K一般接近于常温 ， 0K就是零下273摄氏度 。 横坐标是波长 ， 纵坐标是辐射功率 。
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沈憧棐表示 ， 温度越高 ， 热辐射能量就会越大 ， 而热辐射的功率跟绝对温度的4次方成正比 。 有了这个关系 ， 热成像仪探测到物体发射的就不仅仅是功率了 ， 还能够计算出它的温度值 。
值得一提的是 ， 黑体辐射曲线还包含一项重要指标——发射率 。 每种物体的发射率是不一样的 。 有的物体发射率是高的 ， 例如黑体的发射率是1 ， 其他的物体的发射率则低一些 。 如果不知道物体的发射率 ， 那么计算温度时就会出现偏差 ， 所以现在有很多软件会进行修正 。
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红外热成像的成像原理和可见光成像有一定的相似之处 ， 两者的光路图是一样的 。 但两者还存在着几点区别 ， 例如红外热成像所探测到的是物体本身发出的红外线 ， 可见光成像看到的是物体反射的可见光；红外热成像用到的镜头是锗镜头 ， 可见光成像所使用的一般玻璃不能够穿透红外线；红外热成像使用的是焦平面红外图像传感器 ， 使用的是MEMS工艺 ， 技术难度很大 ， 而且这个探测器需要在真空中工作 ， 封装工艺也需要使用真空封装 。
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特点和应用场景
红外热成像仪有三大特点 ， 第一个特点就是能够实时显示物体各点温度 ， 温度越高的物体 ， 热辐射的能量就越大 ， 温度越低的物体热辐射能量就越小 ， 热成像仪通常用不同的颜色来代表温度的高低 ， 同时能够测量几万点的温度信息 。
第二个特点是能够夜视 ， 无需任何照明 。 由于红外热像仪是根据热辐射来呈现 ， 成像不依赖于任何的光线 ， 所以在军方经常被用做夜视仪 ， 还有在一些安防监控的行业用来做夜视的监控 。
第三个特点是能够穿透烟雾 ， 可用于消防救援 。 沈憧棐指出 ， 由于热辐射通常是指8~14微米波长的红外光 ， 它的波长比较长 ， 穿透能力比较强 ， 在有烟雾的时候它有很强的穿透能力 。
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根据红外热像仪的特点 ， 可以将其分为两种 ， 一种是成像性 ， 主要是用于夜视和视觉增强；另一种是测温型 ， 主要用于测量温度 。
沈憧棐表示 ， 成像型的应用主要包括安防监控、车载/船载夜视 ， 消防救援等 。 测温型则在电力行业应用非常广泛 ， 主要用来检测电力设备的运行状态 ， 例如一些电力设备如果出现过载或接头老化等状况 ， 都会引起温度异常 ， 红外热成像仪可以很好的监控和定位这些状况 。 另外 ， 测温型还能应用在石油化工、动车接触网、汽车玻璃、太阳能电站、电路板检测等领域 。


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