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紅外熱成像儀的原理

在自然界中，一切溫度高于絕對零度的物體都在不停地向周圍空間發(fā)出紅外輻射能量。根據基爾霍夫定律、普朗克定律、維恩公式這三大輻射定律，物體的紅外輻射能量的大小及其按波長的分布與其表面溫度有著十分密切的關系。因此，通過對物體自身輻射的紅外能量的測量，便能準確地測定它的表面溫度，這就是紅外輻射測溫所依據的客觀基礎。

三大輻射定律均是以“黑體”作為研究對象分析得出的。黑體輻射定律以及發(fā)射率黑體是一種理想化的輻射體，它吸收所有波長的輻射能量，沒有能量的反射和透過，其表面的發(fā)射率為1。但是，自然界中并不存在真正的黑體，為了弄清和獲得紅外輻射分布規(guī)律，在理論研究中必須選擇合適的模型，這就是普朗克提出的體腔輻射的量子化振子模型，從而導出了普朗克黑體輻射的定律，即以波長表示的黑體光譜輻射度，這是一切紅外輻射理論的出發(fā)點，故稱黑體輻射定律。

所有實際物體的輻射量除依賴于輻射波長及物體的溫度之外，還與構成物體的材料種類、制備方法、熱過程以及表面狀態(tài)和環(huán)境條件等因素有關。因此，為使黑體輻射定律適用于所有實際物體，必須引入1個與材料性質及表面狀態(tài)有關的比例系數，即發(fā)射率。

該系數表示實際物體的熱輻射與黑體輻射的接近程度，其值在0～＜1之間。根據輻射定律，只要知道了材料的發(fā)射率，就知道了任何物體的紅外輻射特性。

紅外熱成像儀的工作原理

紅外熱成像儀測量目標的溫度時，首先是測量出目標在其波段范圍內的紅外輻射量，然后由測溫儀計算出被測目標的溫度。紅外測溫儀由光學系統(tǒng)、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。光學系統(tǒng)匯聚其視場內的目標紅外輻射能量；紅外能量聚焦在光電探測器上并轉變?yōu)橄鄳碾娦盘?；該信號經過放大器和信號處理電路，并按照儀器內的算法和目標發(fā)射率校正后轉變?yōu)楸粶y目標的溫度值或熱像圖。

這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應，但實際被測目標物體各部分紅外輻射的熱像分布圖由于信號非常弱，與可見光圖像相比，缺少層次和立體感，因此，在實際過程中為更有效地判斷被測目標的紅外熱分場，常采用一些輔助措施來增加儀器的實用功能，如圖像亮度、對比度的控制，實標校正，偽色彩描繪等高線和直方進行數學運算和處理等。