红外热成像仪的原理及组成

1、红外热成像原理

研究发现，自然界中一切物体的温度都会高于绝对零度（零下273.15℃），由于物体内部分子存在热运动现象，不断地向周围空间释放红外光（波）。红外光，又称红外线，是位于可见光和微波之间的电磁波（光），波长范围在0.75~100 μm之间。一般把红外线分为三部分：近红外线（波长范围0.75~2.5 μm）、中红外线（波长范围 2.5~25 μm）和远红外线（波长范围 25~100 μm）。

物体的温度越高，红外线热辐射能量越强，其红外辐射能量的大小及其波长与物体温度有着十分密切的关系。研究表明，物体辐射出的红外线峰值波长与绝对温度成反比，即物体的温度越高，其辐射出的峰值波长越短。根据维恩位移定律，峰值波长（λ）与物体的绝对温度（T）乘积为常数，即：λT=b，其中常数 b=0.002 897 m·K。当测得物体表面辐射出的波长时，即可根据维恩位移定律计算得到物体表面温度，这就是红外热成像测温技术的理论基础。利用红外热成像技术，可以根据不同场合针对性开发设计各种远距离测温设备，如热成像仪器，广泛应用在大流量人群场所出入口，下面将对其构造原理进行具体介绍。

2、红外热成像仪构造

红外热成像仪的构造类似于一台数码摄像机，基本组成模块为：红外镜头、红外探测器、信号处理电路、热图显示器等。某一物体发出的红外辐射通过热成像镜头聚集到红外线探测器上，红外探测器将接收到的红外辐射信号转换为电信号并输出，经调整或放大后输入到信号处理器，信号处理器对接收到的电信号进行一系列处理并转换成图像码流，最后在显示器界面进行热图可视化显示。

与普通镜头相比，红外热成像仪镜头通常使用锗玻璃制成，锗玻璃折射系数高，将可见光与紫外光过滤掉，只能通过红外光。红外探测器一般为红外感应元件（红外传感器）或晶片，从红外焦平面阵列输出的是模拟电信号，反映晶片单元感受到的红外辐射能量的强弱，然后经过模拟放大、滤波、AD（模-数）转换后，变成适当的数字信号再进行处理，如通常转化为常用的图像灰度值。对红外焦平面阵列所有的晶片单元输出的信号进行组合，得到二维灰度图像，然后对不同的灰度范围进行不同的映射处理，突出显示我们感兴趣的温度或目标所在的灰度区间，抑制其他不受关注的灰度区间，增强温度的可视化效果。

通常我们在红外热图显示器观察到的热成像图片是重新配色之后的，可更加方便地通过查看图像不同颜色，直观判断出物体不同部位温度的差异。由以上可知，红外热成像是一种可将红外图像转换为热辐射图像的技术，该技术可在图像中显示温度值。因此，热辐射图像中的各种像素事实上都是一个温度测量，可实现对物体温度的非接触式测量。

此外，主控模块（信号处理器）获取到热成像的整个完整图像信息后，可通过外联移动网络信号将温度信息传输到电脑端或后台服务器，后端的综合一体化监控服务平台可以实时掌握前端的人流测温信息，再结合人工智能人脸识别算法形成配套的解决方案。如通过设置警示温度，实现对体温异常人员的锁定和动态实时显示，帮助工作人员进一步对其进行筛检或者警示。

审核编辑：汤梓红