你有沒有想過為什么用熱像儀拍攝的圖像是紅色、藍色和黃色的網格，或者為什么它們在夜視中是黑色和白色的？

本文將提供這些答案——以及更多。我們將研究前視紅外技術（俗稱熱成像）背后的基礎物理和技術；幫助您選擇合適的紅外熱像儀。

今天，熱量被用于許多不同的場景——公用事業和能源公司使用它來查看房屋可能通過裂縫失去熱量的位置。警方用它從直升機上定位嫌疑人。熱像儀用于先進車輛，以查看和分類難以用自動駕駛汽車上的典型攝像頭仔細檢查的物品。氣象站用它來跟蹤風暴和颶風。醫用紅外熱像儀用于診斷不同的病癥和疾病。紅外熱像儀安裝在船上，以幫助船員發現冰山和落水乘客。這項技術還有許多其他令人興奮的應用。

熱像儀是如何工作的？

人眼可以看到被太陽或其他可見光譜中特定波長的光照射的物體。相比之下，熱像儀"看到"紅外光譜內物體發出的熱量或電磁輻射。

紅外光是稱為光子的小粒子的電磁輻射。溫度高于絕對零 (-273°C 或 -459.69°F) 的所有物體都會發出紅外輻射；這就是紅外熱像儀傳遞和檢測熱量的方式，即使在完全黑暗的情況下也能工作。

雖然人眼不可見，但可以感覺到紅外線輻射。如果您將手靠近熱氣騰騰的咖啡杯的一側，您會感覺到咖啡杯散發出的熱量。熱像儀可以看到這種輻射并將其轉換為我們可以用肉眼看到的圖像。

熱成像與傳統相機有何不同？

熱像儀產生的圖像類似于可見光相機的圖像。但與可見光相機不同的是，紅外傳感器檢測波長與光波長不同的電磁波。這使熱像儀能夠"看到"熱量，或者更專業地說，紅外線輻射。物體越熱，它產生的紅外輻射就越多。

換句話說，紅外成像使我們能夠看到物體表面散發的熱量；因此測量框架中各種物體的溫度并為每個溫度分配一種顏色的陰影。這也使相機能夠用作熱成像相機以進行精確的溫度測量。

較冷的溫度通常表示為某種藍色、紫色或綠色，而較暖的溫度表示為紅色、橙色或黃色。

有些相機使用灰度代替。來自安全攝像頭的夜間鏡頭總是黑白的。這背后有一個很好的理由；人眼能夠更好地區分黑色和白色，而不是區分其他深淺的顏色，例如紅色或藍色。正因為如此，大多數夜視相機使用單色濾鏡，讓我們更容易理解圖像上的內容。這也是警用直升機使用灰度來突出嫌疑人的原因。

非制冷熱像儀和制冷熱像儀有什么區別？

熱像儀使用非冷卻或冷卻傳感器來檢測電磁輻射。

在更常見的非制冷熱像儀中，紅外檢測元件包含在一個在室溫下工作的單元中。相比之下，冷卻相機使用低溫冷卻至約 77 華氏度、-321 華氏度（-196 攝氏度）的探測器。由于它們的元件被冷卻，與非冷卻系統相比，這些冷卻系統提供了更好的靈敏度，因此能夠區分較小的溫度變化。

現在，讓我們花點時間了解一下 IR 紅外熱成像相機的物理原理。

電磁頻譜

紅外光譜僅構成整個電磁光譜的一部分（如圖所示），根據波長的不同，紅外光譜又具有三個有效范圍：

• 長波紅外 (LWIR) (7.5-14μm) – 通常用于非制冷紅外攝像機；

• 中波紅外 (MWIR) (3-5μm) – 通常用于冷卻紅外熱像儀；

• 短波紅外 (SWIR) (1-3μm) – 通常用于主動照明夜視技術。

較長的波使光子能夠穿過具有較大粒子（例如灰塵或霧）的環境。因此，為 7.5-14μ 波長設計的非制冷設備更適合多塵或多霧的環境。非制冷相機還提供比制冷相機更實惠的紅外解決方案。

當波長較短時，光子具有更多能量。因此，支持 3-5μ 的冷卻設備適用于更遠距離的監視任務。