淺議紅外熱像儀

　　紅外熱像儀的發(fā)展可分為三個(gè)階段，第一個(gè)階段是人類(lèi)通過(guò)制造工具，擴(kuò)展體力活動(dòng)的能力；第二個(gè)階段通過(guò)提高判斷能力，尋求更清晰和更廣泛的理解與判斷事物的標(biāo)準(zhǔn)；而人類(lèi)近年來(lái)致力的增強(qiáng)獲得輸入信息的能力，擴(kuò)大感覺(jué)范圍或增添新的感官，使我們的大腦能接受更多的信息，正是人類(lèi)發(fā)展的第三階段。

　　在這個(gè)階段中，紅外技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)把人類(lèi)的感官由五種增加到六種。在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，高科技武器展示了先進(jìn)技術(shù)的廣闊平臺(tái)，成為世界科技發(fā)展的風(fēng)向計(jì)，也成為世界各國(guó)競(jìng)相研究和開(kāi)發(fā)的方向和重點(diǎn)。這些高科技技術(shù)也因此成為新的產(chǎn)業(yè)和投資熱點(diǎn)，創(chuàng)造了億萬(wàn)的財(cái)富和無(wú)法預(yù)計(jì)的社會(huì)效益。在這些新科技中，以衛(wèi)星定位（GPS）和紅外熱成像（TIS）兩項(xiàng)技術(shù)。衛(wèi)星定位系統(tǒng)（又稱(chēng)GPS）已經(jīng)非常廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)，成為從軍事到民用都有寬廣發(fā)展前途的行業(yè)，其應(yīng)用的發(fā)展速度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人們的預(yù)想，例如：在在廣泛使用的汽車(chē)防盜定位系統(tǒng)等。

　　紅外熱成像技術(shù)，也是一個(gè)有非常廣闊前途的高科技技術(shù)，其大量的應(yīng)用將會(huì)引起許多行業(yè)變革性的改變。

　　一、什么是紅外熱成像？

　　光線是大家熟悉的。光線是什么？光線就是可見(jiàn)光，是人眼能夠感受的電磁波?？梢?jiàn)光的波長(zhǎng)為：0.38—0.78微米。比0.38微米短的電磁波和比0.78微米長(zhǎng)的電磁波，人眼都無(wú)法感受。比0.38微米短的電磁波位于可見(jiàn)光光譜紫色以外，稱(chēng)為紫外線，比0.78微米長(zhǎng)的電磁波位于可見(jiàn)光光譜紅色以外，稱(chēng)為紅外線。紅外線，又稱(chēng)紅外輻射，是指波長(zhǎng)為0.78~1000微米的電磁波。其中波長(zhǎng)為0.78~2.0微米的部分稱(chēng)為近紅外，波長(zhǎng)為2.0~1000微米的部分稱(chēng)為熱紅外線。照相機(jī)成像得到照片，電視攝像機(jī)成像得到電視圖像，都是可見(jiàn)光成像。自然界中，一切物體都可以輻射紅外線，因此利用探測(cè)儀測(cè)定目標(biāo)的本身和背景之間的紅外線差并可以得到不同的紅外圖像，熱紅外線形成的圖像稱(chēng)為熱圖。目標(biāo)的熱圖像和目標(biāo)的可見(jiàn)光圖像不同，它不是人眼所能看到的目標(biāo)可見(jiàn)光圖像，而是目標(biāo)表面溫度分布圖像，換一句話說(shuō)，紅外熱成像使人眼不能直接看到目標(biāo)的表面溫度分布，變成人眼可以看到的代表目標(biāo)表面溫度分布的熱圖像。

　　二、紅外熱成像的特點(diǎn)是什么？

　　有位著名的美國(guó)紅外學(xué)者指出：“人類(lèi)的發(fā)展可分為三個(gè)階段。第一個(gè)階段是人類(lèi)通過(guò)制造工具，擴(kuò)展體力活動(dòng)的能力，第二階段通過(guò)提高判斷能力，尋求更清晰和更廣泛的理解與判斷事物的標(biāo)準(zhǔn)，而人類(lèi)近年來(lái)致力的增強(qiáng)獲得輸入信息的能力，擴(kuò)大感覺(jué)范圍或增添新的感官，使我們的大腦能接受更多的信息，正是人類(lèi)發(fā)展的第三階段。在這個(gè)階段中，紅外技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)把人類(lèi)的感官由五種增加到六種”。這一席話，我認(rèn)為恰如其分的道出了紅外成像技術(shù)在當(dāng)代的重要性。因?yàn)?，我們周?chē)奈矬w只有當(dāng)它們的溫度高達(dá)1000℃以上時(shí)，才能夠發(fā)出可見(jiàn)光。相比之下，我們周?chē)袦囟仍诮^對(duì)零度（-273℃）以上的物體，都會(huì)不停地發(fā)出熱紅外線。例如，我們可以計(jì)算出，一個(gè)正常的人所發(fā)出的熱紅外線能量，大約為100瓦。所以，熱紅外線（或稱(chēng)熱輻射）是自然界中存在最為廣泛的輻射。熱輻射除存在的普遍性之外，還有另外兩個(gè)重要的特性。

　　1．大氣、煙云等吸收可見(jiàn)光和近紅外線，但是對(duì)3~5微米和8~14微米的熱紅外線卻是透明的。因此，這兩個(gè)波段被稱(chēng)為熱紅外線的“大氣窗口”。利用這兩個(gè)窗口，可以使人們?cè)谕耆珶o(wú)光的夜晚，或是在煙云密布的戰(zhàn)場(chǎng)，清晰地觀察到前方的情況。正是由于這個(gè)特點(diǎn)，熱紅外成像技術(shù)軍事上提供了先進(jìn)的夜視裝備并為飛機(jī)、艦艇和坦克裝上了全天候前視系統(tǒng)。這些系統(tǒng)在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮了非常重要的作用。

　　2．物體的熱輻射能量的大小，直接和物體表面的溫度相關(guān)。熱輻射的這個(gè)特點(diǎn)使人們可以利用它來(lái)對(duì)物體進(jìn)行無(wú)接觸溫度測(cè)量和熱狀態(tài)分析，從而為工業(yè)生產(chǎn)，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境等等方面提供了一個(gè)重要的檢測(cè)手段和診斷工具。