18新利最新登入热成像工作原理

人的眼睛是极其复杂的器官。它们是为观看而生的可见光．这些光从物体上反射回来，使我们能看见它们。

光，这是一种辐射，除了可见的味道，还有更多的味道。光的范围横跨整个区域电磁波谱，由可见光和不可见光组成，以及x射线、伽马射线、无线电波、微波和紫外线。

波长(也称为频率)是使这些类型的光彼此不同的原因。例如，在光谱的一端，我们有伽马射线，它的波长非常短。在光谱的另一边，我们有无线电波，它的波长要长得多。在这两个极端之间，有一个狭窄的可见光波段，在这个波段附近红外波长存在，频率从430thz(四赫兹)到300ghz(千兆赫)。

通过理解红外在美国，我们可以使用热成像设备来检测几乎任何物体的热特征。几乎所有的物质都至少释放出一点热量，即使是像冰这样非常冷的物体。这是因为除非该物体处于绝对零度(零下459.67华氏度或零下273.15摄氏度)，否则它的原子仍在摆动和跳动，碰撞并产生热量。

有时，物体的温度太高，会挡住可见光——想想电炉上灼热的红色线圈或营火中的煤炭。在较低的温度下，这些物体不会发出红光，但如果你把手放在它们附近，你就能感觉到热量或红外线，因为它们向外流向你的皮肤。

18新利最新登入然而，我们的皮肤通常对探测红外线没什么用处。如果你把一个杯子装满温水，一个杯子装满冷水，然后把它们放在房间对面的桌子上，你根本分不清哪个杯子是温水，哪个杯子是冷水。然而，热成像摄像机却能立即知道。18新利最新登入

在这种情况下，人类依靠电子工具来帮助。从本质上讲，热成像设备就像我们视力的助手一样，扩展了我们的视觉范围，使我们除了可见光之外还能看到红外线。有了这种扩展的视觉信息，我们成为了电磁频谱的超级英雄。18luck手机登录

但是，一18新利最新登入个数字设备怎么可能捕捉到看不见的热信号，并创造出对我们眼睛有意义的图像呢?在下一页中，你将看到先进的数字处理如何使之成为可能。18新利最新登入

热像仪是一种高科技的现代设备。但是红外光的发现是在很久很久以前。

1800年，英国天文学家威廉·赫歇尔爵士发现了红外线。他用棱镜把一束阳光分成不同波长，然后拿着一个温度计接近每一种颜色的光。他意识到，即使在没有可见光的地方——换句话说，在红外线存在的波长——温度计也能探测到热量。

在整个19世纪，一系列勇敢的思想家对材料进行了实验，这些材料在受热时会改变导电性。这导致了非常灵敏的温度计的发展，称为测辐射热计它可以从远处探测到微小的热量差异。

然而，直到第二次世界大战之后，红外研究才真正开始升温。科学的迅速发展在很大程度上要归功于晶体管，它在许多方面改进了电子设备的结构。

如今，红外摄像机的发展分为两类，称为直接检测而且热检测．

直接探测成像仪是其中之一光电导或光伏．光导相机采用的部件在受到特定波长的光子撞击时电阻会发生变化。另一方面，光伏材料对光子也很敏感，但它们不是改变电阻，而是改变电压。光导相机和光伏相机都需要强大的冷却系统，以使它们对光子探测有用。

通过密封成像仪的外壳和低温冷却其电子设备，工程师们减少了干扰的机会，并极大地扩展了探测器的灵敏度和整体范围。这类相机价格昂贵，更容易出现故障，维修费用也很高。大多数成像仪没有集成冷却系统。这使得它们在某种程度上不如冷却的同类产品精确，但成本也低得多。

然而，热探测技术通常集成到称为18新利最新登入微型测辐射热仪．它们不探测光子。相反，它们通过感知热量来捕捉温度差异辐射从一个遥远的物体。

当微辐射热计吸收热能时，它们的探测器传感器温度升高，这反过来改变了传感器材料的电阻。处理器可以解释这些电阻的变化，并使用这些数据点在显示器上生成图像。这些阵列不需要任何疯狂的冷却系统。这意味着它们可以集成到更小的设备中，如夜视镜、武器瞄准镜和手持热成像摄像机。

热成像的工作原理有点像人眼。只是热成像设备检测的不是可见光和反射光，而是物体释放的热量。

正如你已经知道的，热的和冷的物体都散发热量。当热量从物体向外移动时，热成像设备可以看到它。像照相机一样，这些设备有一个光学透镜，它将能量聚焦到一个红外探测器。这个探测器有成千上万的数据点，因此它可以探测到温度的细微变化，从零下4华氏度(零下20摄氏度)到3600华氏度(2000摄氏度)。

然后，检测器构造一个热法，这基本上是一个温度模式。来自热图的数据被转换成电信号，并压缩到相机中的处理芯片。该芯片将热谱图的原始数据转换为显示在显示屏上的可视信号。整个过程非常快，每秒更新大约30次。

许多成像仪将物体显示为单色图18新利最新登入片，较热的区域显示为黑色，较冷的区域显示为灰色或白色。在彩色成像仪上，热的物体在屏幕上显示为白色、黄色、红色和橙色，而冷的区域则是蓝色或紫色。这些被称为假彩色图像，因为设备人为地为图像的每个区域分配颜色普通相机，这将创建真实的颜色显示物体在现实生活中出现的18新利最新登入图像。

根据视野中每个物体的相对温度，生成的图像可能会提供惊人的视觉细节，比如一个拿着枪的男人的全图。在温度梯度不太明显的情况下，图像可能更模糊和不太确定。

图片质量的变化取决于是否成像器活跃的或被动．主动系统实际上是使用激光或其他能量源来加热目标物体的表面，以使探测器(以及站在目标区域附近的任何人)更容易看到目标物体。例如，一些汽车制造商会在汽车零件经过工厂时加热它们，这使得热成像摄像机更容易看到结构上的任何缺陷。被动系统只是检测物体自然散发的热量。这两种系统都有各自的优点和缺点，但被动系统的简单性使它们更加普遍。

早期版本的红外探测器体积大、笨重且噪音大。现代的冷却系统有了很大的改进，但即使是现在，它们仍然很重、笨重和昂贵，而且经常安装在大型车辆或飞机上，以便将它们移动到一个地方，然后投入使用。

例如，一种流行的冷却系统是FLIR SAFIRE III，它被用于缩小波士顿爆炸案嫌疑人的搜索范围[来源:Peluso］．该装置足够坚固，可用于军事用途，并由机载陀螺仪稳定，可在陆地车辆或飞机上工作。它重100磅，2013年售价约50万美元。“更便宜”的探测设备通常要花费数万美元，这对普通公众来说太贵了。

未冷却的产品要便宜得多，而且它们也小得多。以Extech i5为例，它的售价约为1600美元，重量与一罐苏打水相当。它有一块可充电的锂离子电池，一块2.8英寸(7.1厘米)的彩色液晶显示屏，像普通数码相机一样，它将照片存储在一个可拆卸的闪存卡上。

或者考虑一下FLIR Scout PS24单目镜，它的零售价约为2000美元。它只有6.7英寸(17厘米)长，所以徒步旅行者、猎人和安全专家可以带着它去任何地方漫游。尽管体积小，但它有彩色显示屏，而且防水。

其中一些成像仪提供了漂亮的功能，如图片中的图片显示，可更换的镜头，激光笔(这样你就可以准确地看到你的相机指向哪里)，集成全球定位系统(GPS)WiFi连接，甚至麦克风，这样你就可以给每张图片添加语音评论。

Extech和FLIR产品都是基于微辐射热计技术。它们与消费级常见的大多数夜视或红外照明摄像机有很大不同。你知道这些小玩意——它们在电影和电视节目中发出病态的绿色光芒。18新利最新登入

就像这样夜视不检测热量。相反，这些产品极大地放大了周围的光线，以便在黑暗中显示物体。换句话说，它们仍然需要可见光从这些物体上反射回来，否则它们就不会很好地工作。

红外照明摄像机也是如此。这些摄像头投射出一束红外光束(想象一下你电视的遥控器)，它在目标物体上反弹，并将光线反射回摄像头传感器。

热成像仪在灵敏度和特性上不断改进。但它们并不是一项完美的技术。

当然，这些摄像头可以看到车辆、房屋和其他密集材料内的热信号。但任何阻挡热量的物理材料(如玻璃窗)都会降低设备的效率。你甚至可以买一些可以对抗热追踪传感器的衣服[来源:马利］．

还有一个问题是如何解读出现在相机显示屏上的图像。这些经常模糊、多变的图片只是温度的表示，而不是真实的图片，所以理解它们取决于用户的专业知识。没有经验的人可能会误解这些图像，特别是在恶劣的情况下天气或干扰。

对于没有雄厚财力的人来说，费用仍将是一个问题。即使是最便宜的成像仪也要花费数百美元，而且它们的功能只是政府和军事机构部署的成像仪的一小部分。

然而，那些有钱的人可以表演一些惊人的壮举。安全和监视方面几乎是既定的——当警察和士兵甚至可以在没有视线的情况下追踪嫌疑人时，无论是在城市地区，在国家边界还是在建筑物内，坏人可以隐藏的地方要少得多。

使用热成像摄像机，消防队员可以找到被困在建筑物内的人，在有人受伤之前找到热点并查明结构问题。科学家们可以在雪堆深处找到北极北极熊的洞穴。古代遗迹通常表现出与周围土壤和岩石不同的热特征，这意味着考古学家可以使用成像仪找到下一个挖掘地点。

建筑检查员携带热成像摄像机，以发现屋顶和隔热材料的泄漏或缺陷。同样，补救工人可以在墙后发现水和随后的霉菌生长，即使在业主不知道有问题的情况下也是如此。

电网组件过热可能导致故障，然后停电．为了避免停电，工人们利用成像仪来发现电网中恶化的区域。气体泄漏是公用事业公司面临的另一个主要挑战，热成像摄像机可以在泄漏成为更大问题之前看到泄漏。

担心传染病?在火车站和机场等交通繁忙的公共场所安装热成像摄像机，你就可以在人群中发现发烧的人。

它的用途不胜枚举。随着公司在研发上的投资越来越多，热感摄像机只会变得更好、更便宜，从而在从娱乐到研究的更多场合中找到一席之地。现在的热门技术只会变得越来越热，我们人类正在以一种全新的方式看待我们的世界。