紅外熱像儀發(fā)展概述2008-10-27  來(lái)源： 成都英孚德科貿(mào)有限公司 >>進(jìn)入該公司展臺(tái)  最早的紅外探測(cè)器就是赫胥爾用于發(fā)現(xiàn)紅外線的水銀溫度計(jì)。在以后的100年中，所有的紅外探測(cè)器都是熱感應(yīng)的，入射到吸收層的輻射使該層變熱，轉(zhuǎn)而使與吸收器相接觸的熱敏材料變熱，就可通過熱敏材料特性的變化測(cè)得入射輻射功率。由這種熱電效應(yīng)發(fā)明了多種熱電探測(cè)器，如熱電偶和熱電堆、金屬和半導(dǎo)體的熱敏電阻測(cè)輻射熱計(jì)。起初多數(shù)熱探測(cè)器是在環(huán)境溫度下工作，但其電性能在低溫下變化更快，因此導(dǎo)致了冷卻的熱探測(cè)器的出現(xiàn)。
     19世紀(jì)末，科學(xué)家在硒中第一次觀察到光電導(dǎo)現(xiàn)象，但是由于半導(dǎo)體科學(xué)理論研究的滯后，一直到20世紀(jì)40年代以前，紅外光子探測(cè)器的制造并未得到很快的發(fā)展。在普朗克提出黑體輻射理論后，由量子力學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展了統(tǒng)計(jì)物理學(xué)和半導(dǎo)體的能帶理論，直接推動(dòng)了紅外技術(shù)的發(fā)展。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：入射光子能量可與半導(dǎo)體內(nèi)電子的能態(tài)起作用，會(huì)釋放載流子增加電子，或是獲得光生電動(dòng)勢(shì)，且有一個(gè)明確的截止波長(zhǎng)，它決定于在某一種材料中釋放載流子所需的能量，所以光子探測(cè)器的特性與材料密切相關(guān)，這就是光子探測(cè)器的物理基礎(chǔ)。最初的光子探測(cè)器是用蒸發(fā)或化學(xué)淀積的薄膜制成，主要材料為PbS，PbTe，PbSe等，多是中短波探測(cè)器。50年代，應(yīng)用半導(dǎo)體摻雜技術(shù)，在Ge和Si半導(dǎo)體中，有選擇的摻入具有各種激活能的雜質(zhì)，制作出響應(yīng)超過100µm的光子探測(cè)器。另一個(gè)重要進(jìn)展是，利用冶金工藝來(lái)合成新的化合物半導(dǎo)體，例如InSb和GaAs等，可以制作各種波長(zhǎng)的單晶光子探測(cè)器。1958年，英國(guó)皇家信號(hào)與雷達(dá)研究所的勞森等人發(fā)明了HgCdTe三元化合物，由其制成的紅外探測(cè)器靈敏度高，重復(fù)性好，其響應(yīng)波長(zhǎng)可以在合成材料過程中人工調(diào)控。這一發(fā)明大大促進(jìn)了紅外熱成像技術(shù)的發(fā)展，直到今天，HgCdTe仍然是最理想的熱成像探測(cè)器材料。     紅外成像技術(shù)始于20世紀(jì)30年代，它利用處于高真空的堿金屬或半導(dǎo)體光陰極，將紅外輻射轉(zhuǎn)換為電子輻射，再通過熒光屏使電子圖像轉(zhuǎn)換為人眼能看到的光學(xué)圖像。但由于其靈敏度低，早期在使用紅外變像管觀察時(shí)，必須有紅外輻射裝置“主動(dòng)”照射目標(biāo)。在第二次世界大戰(zhàn)末期，德國(guó)和美國(guó)在戰(zhàn)場(chǎng)上開始使用這種主動(dòng)紅外夜視儀。由于它存在隱蔽性差，裝置笨重等缺點(diǎn)，又相繼發(fā)展了微光像增強(qiáng)技術(shù)和被動(dòng)紅外熱成像技術(shù)。被動(dòng)紅外熱成像技術(shù)是將目標(biāo)/背景的紅外輻射由紅外探測(cè)器進(jìn)行光電信號(hào)轉(zhuǎn)換，經(jīng)過信號(hào)處理，在顯示器上顯示可見圖象的技術(shù)。它反映了當(dāng)今紅外技術(shù)和光電成像技術(shù)的最新成就。二次世界大戰(zhàn)后，1964年，美國(guó)德克薩斯儀器公司為美軍提供了第一臺(tái)軍用紅外熱成像系統(tǒng)，之后，出現(xiàn)了多種軍用熱成像系統(tǒng)，并在近幾十年的地區(qū)局部沖突中，從越南戰(zhàn)爭(zhēng)、馬島之戰(zhàn)、海灣戰(zhàn)爭(zhēng)，到前南沖突都顯示出了其巨大的優(yōu)越性。

    不可否認(rèn)，軍事應(yīng)用是紅外技術(shù)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?，但目前?guó)際上市場(chǎng)越來(lái)越轉(zhuǎn)向國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，從工業(yè)檢測(cè)、醫(yī)學(xué)診斷到衛(wèi)星遙感都在應(yīng)用紅外熱成像技術(shù)。六十年代中期，瑞典AGEMA公司研制出第一套工業(yè)用的實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)由液氮制冷，110V電源電壓供電，重約35公斤， 1988年推出的全功能測(cè)溫?zé)嵯駜x，將溫度的測(cè)量，修改、分析、圖像采集，存儲(chǔ)合于一體，重量小于7公斤，儀器的功能，精度和可＊性都得到了顯著的提高。九十年代中期，美國(guó)一些公司首先將非制冷焦平面技術(shù)成功應(yīng)用于民用熱像儀開發(fā)，研制成功新一代的紅外測(cè)溫?zé)嵯駜x，技術(shù)性能更加先進(jìn)，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫時(shí)只需對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)攝取圖像，并將上述信息存儲(chǔ)到機(jī)內(nèi)的PC卡上，即完成全部操作，各種參數(shù)的設(shè)定可回到室內(nèi)用軟件進(jìn)行修改和分析數(shù)據(jù)，最后直接得出檢測(cè)報(bào)告，由于技術(shù)的進(jìn)步，儀器重量已小于2公斤，使用中如同手持?jǐn)z像機(jī)一樣，可方便地進(jìn)行操作。

 
      由于紅外測(cè)溫技術(shù)對(duì)保證電力安全生產(chǎn)和提高供電可＊性方面取得了顯著的效果，同時(shí)，其經(jīng)濟(jì)效益十分可觀，據(jù)美國(guó)有關(guān)應(yīng)用部門統(tǒng)計(jì)，利用紅外技術(shù)檢測(cè)電力設(shè)備的投入產(chǎn)出比達(dá)到1：9以上，所以目前國(guó)外的一些電力部門應(yīng)用已很廣泛。在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家更是普遍推廣使用，應(yīng)用范圍也從最初的電氣設(shè)備和電力線路開始擴(kuò)大到發(fā)電廠等有關(guān)方面。1990年，國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議(CIGBE)上，對(duì)紅外診斷技術(shù)給予了足夠的重視和充分的肯定。1993年，美國(guó)動(dòng)力會(huì)議上，底特律愛迪生公司和伊利諾依州電力公司都分別介紹了在架空線路和變電站，發(fā)電廠中應(yīng)用紅外熱像技術(shù)檢測(cè)電力設(shè)備的最新經(jīng)驗(yàn)，紅外診斷技術(shù)已成為電力設(shè)備上方監(jiān)測(cè)，普查、及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，及時(shí)搶修杜絕惡性突發(fā)性設(shè)備事故的一種手段。國(guó)內(nèi)，1975年由上海引進(jìn)了第一套AGEMA公司的紅外熱像儀，這在當(dāng)時(shí)是國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的紅外測(cè)溫?zé)嵯駜x，應(yīng)用后，取得了很大的經(jīng)濟(jì)效益，打開了AGEMA公司的中國(guó)市場(chǎng)。八十年代初，電力系統(tǒng)結(jié)合500KV平武工程在電力工業(yè)中首次引進(jìn)三套瑞典AGEMA公司生產(chǎn)的紅外熱像儀。應(yīng)用后，大大提高了電力設(shè)備探測(cè)、診斷的技術(shù)水平。
    國(guó)內(nèi)研究開發(fā)紅外技術(shù)的應(yīng)用，起始于五十年代后期，開始發(fā)展紅外技術(shù)主要是為國(guó)防事業(yè)服務(wù)，經(jīng)過幾十年的努力，在軍事應(yīng)用和高科技領(lǐng)域取得了令人矚目的成就，隨著改革開放形勢(shì)的深入發(fā)展，我國(guó)軍用方面的紅外技術(shù)開始向民用方面輻射，至目前，民用國(guó)產(chǎn)紅外熱像儀的研制，開發(fā)和生產(chǎn)，已處于不斷的完善和提高之中，特別是隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展和國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)，國(guó)產(chǎn)紅外熱像儀在儀器的技術(shù)功能，測(cè)溫精度及實(shí)用性、可＊性等方面，都取得了較大的改進(jìn)和提高，部分指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。
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