紅外光，或紅外輻射，總是在我們身邊。我們只是看不到它。事實上，所有絕對0（-273攝氏度或-460華氏度）以上的物體都會發出紅外光。因此，不僅熱的物體和溫暖的物體會發出紅外光，而且像一桶冰塊這樣的冷物體也會發出紅外光。物體發出的紅外光量與該物體的溫度成正比。例如，篝火發出的紅外光比燈籠多，紅外光比一桶冰多得多。

電磁波譜

電磁波譜是科學家用來描述整個光范圍的術語。下圖以圖形方式表示電磁波譜，并顯示了各種形式的光，從無線電波到微波，從X射線到伽馬射線。有趣的是，大多數電磁波譜對我們來說是不可見的，包括紅外光。從圖表中，我們看到宇宙中只有一小塊光對我們可見。

電磁頻譜

此外，從電磁波譜圖中，我們看到紅外光的波長大于可見光。由于紅外光的大小不同，因此其行為與可見光相似。例如，紅外光可以像可見光一樣被吸收，通過和反射。

雖然我們的人眼沒有被調諧為看到紅外光，但有一些半導體材料可以感知它。通過將這些材料組織成行和列的矩陣，并將它們與微電子技術相結合，工程師們開發了焦平面陣列（FPA）紅外探測器。

紅外探測器

紅外探測器由非晶硅，氧化釩，銻化銦，砷化鎵和碲化鎘汞等材料制成。它們具有各種像素尺寸，像素數和紅外傳感波段。例如，有短波紅外 （SWIR）、中波紅外 （MWIR） 和長波紅外 （LWIR） 探測器，它們可以在這些紅外區域中“看到”紅外光。紅外 FPA 探測器的像素分辨率范圍從 60 x 80（4，800 像素）到 1280 x 1024（130 萬像素）。

當集成到帶有紅外鏡頭的相機中時，IR FPA探測器捕獲聚焦的紅外光，該紅外光被轉換為電子信號并顯示為灰度或彩色圖像。紅外圖像的每個像素代表一個數字化的紅外光水平。您可以使用相應的灰度或色階調色板直觀地識別圖像的冷區、暖區和熱區。人們可以在下面的摩托車紅外圖像中輕松挑選出白熱的發動機氣缸和排氣口。

感興趣的地區

如果紅外熱像儀經過溫度測量校準，則可以將稱為感興趣區域（ROI）的工具應用于實時或記錄的圖像。圖像顯示平均值、最小值和最高溫度值。投資回報率通常包括點、線和區域。由于熱圖像由數千個光斑測量組成，因此可以從任何一個圖像像素顯示溫度值。

什么是熱成像？

熱成像是使用紅外熱像儀查看和/或測量物體或過程的熱特性，以評估其與溫度相關的狀況的做法。

例如，在最近的電暈病毒大流行期間，對人們進行了熱成像以檢測體溫升高。熱成像被用作預篩查工具，以識別可能發燒的個體，這是感染的潛在指標。

紅外熱成像的另一個例子包括檢查變電站中的連接，以確保電力自由流動。通常，隨著對電流的阻力增加，熱量也會相應增加。增加的電阻可能是由連接松動、腐蝕或組件故障引起的。無論原因如何，電阻的增加都會產生熱量上升，可以用紅外熱像儀看到和測量。

熱和電阻之間的關系也適用于微電子學，例如在印刷電路板上尋找可能縮短筆記本電腦壽命的短路。熱成像的其他例子包括：

尋找建筑物中的冷點，以識別缺少隔熱層的區域。

尋找旋轉設備中由可能的軸承故障引起的摩擦引起的溫度升高。

觀察熱量如何流過飛機的機翼，以揭示水的存在。

什么是被動熱成像？

被動熱成像依賴于物體或過程發出的自然產生的熱光進行狀態評估。使用被動熱成像，只有當目標的溫度與環境溫度或周圍物體不同時，才能使用紅外熱像儀觀察到熱對比度。如果沒有熱對比度，則生成的熱圖像在顏色或灰度方面幾乎沒有變化。

評估物體或場景的任何溫度分布時，不會對物體施加外部能量。觀測到的溫度模式完全是由于固有的溫差。

無源熱成像的示例包括變電站和前面討論的微電子檢查。其他示例包括檢查電機以確保其正確冷卻或檢查電氣繼電器以確保它們正常工作。這些檢測示例中的每一個都依賴于由于過程的正常運行而導致的溫度變化或發射的紅外光的變化。

什么是主動熱成像？

主動熱成像是將外部能量源應用于物體或過程，以誘導溫度變化，以便使用紅外熱像儀進行分析。有源熱成像可以是一種可行的無損測試方法，適用于沒有自然發生的熱變化的物體或場景。換句話說，物體或場景中不存在自然發生的溫差。

被動熱成像：使用手持式熱像儀檢查飛機的機翼。

假設我們要評估飛機機翼是否存在缺陷。如果用紅外熱像儀在穩定狀態下觀察機翼，我們可能會在生成的紅外圖像中看到很少甚至沒有熱對比度。但是，如果我們將外部能量施加到機翼上，就像鹵素燈的熱量一樣，我們可以觀察到來自燈的熱波如何隨時間穿過機翼。

有源熱成像：使用外部激發源檢測目標物體中的缺陷。

如果機翼內部存在缺陷，則會中斷鹵素燈的熱流，導致物體表面的溫度分布發生變化。這種變化可以通過紅外熱像儀看到。

使用熱像儀和激發源（鹵素燈）檢測物體的缺陷。

有源熱成像的一個例子是使用鹵素燈在機翼上誘導熱波。用于有源熱成像的其他激勵源包括：

氙氣閃光燈，用于產生短而高強度的熱浪。

超聲波振動喇叭在裂縫和脫粘處引起機械摩擦，從而產生熱量。

感應線圈，用于產生渦流，在被缺陷阻擋時產生局部熱量。

可編程電源，用于將電流引入半導體和電子設備，這些電流在短路或受到阻時會發熱。

激光器用于將精確定位的熱量施加到微電子學等小目標上。

用于主動熱成像的檢測系統通常使用計算機來記錄物體的表面溫度作為時間的函數。這些紅外視頻使用旨在“梳理”無源熱成像未被注意到的缺陷和異常的軟件進行處理。