紅外熱成像儀最早是因為軍事目的而得以開發(fā)，用于提升部隊夜間作戰(zhàn)能力，近年來該技術(shù)迅速向民用工業(yè)領(lǐng)域擴展。隨著技術(shù)的逐漸成熟及成本的下降，特別是非制冷紅外探測器的出現(xiàn)，使得紅外產(chǎn)品不斷擴大民用市場。隨著資金積累，在近幾年國內(nèi)廠家自行研發(fā)探測器芯片，并實現(xiàn)探測器國產(chǎn)化。

　　■ 文/顧小琰

　　紅外線是一種電磁波，具有與無線電波及可見光一樣的本質(zhì)，紅外線的發(fā)現(xiàn)是人類對自然認識的一次飛躍，對研究、利用和發(fā)展紅外技術(shù)領(lǐng)域開辟了一條全新的廣闊道路。

　　什么是紅外?

　　任何溫度高于絕對零度(-273℃)的物體均會發(fā)出紅外輻射，即紅外輻射，其輻射強度與物體的溫度有關(guān)。

　　紅外熱成像儀即是利用紅外探測器和光學(xué)成像物鏡接受被測目標的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應(yīng)。通俗地講紅外熱成像儀就是將物體發(fā)出的不可見紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷臒釄D像。熱圖像的上面的不同顏色代表被測物體的不同溫度，是唯一一種可以將熱信息瞬間可視化，并加以驗證的診斷技術(shù)。

　　紅外熱成像技術(shù)通過探測物體本身發(fā)出的紅外輻射，將景物的溫度分布形成視頻圖像，具有夜視和無接觸測溫成像等應(yīng)用。相比于其他夜視裝置，紅外熱像儀具有無可比擬的優(yōu)勢：

　　可實時顯示探測范圍內(nèi)各點溫度，追蹤溫度異常并進行故障診斷和自動報警：

　　不同于其他夜視技術(shù)，無需任何形式的照明，在全黑情況下可清晰成像：

　　不受可見光干擾：

　　可穿透霧霾，可見度高。

　　發(fā)展歷程

　　1672年，人們發(fā)現(xiàn)太陽光(白光)是由各種顏色的光復(fù)合而成，同時，牛頓做出了單色光在性質(zhì)上比白色光更簡單的著名結(jié)論，使用分光棱鏡就把太陽光(白光)分解為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等各色單色光。

　　1800年，英國物理學(xué)家F. W. 赫胥爾從熱的觀點來研究各種色光時，發(fā)現(xiàn)了紅外線。他在研究各種色光的熱量時，有意地把暗室的唯一的窗戶用暗板堵住，并在板上開了一個矩形孔，孔內(nèi)裝一個分光棱鏡。當太陽光通過棱鏡時，便被分解為彩色光帶，并用溫度計去測量光帶中不同顏色所含的熱量。為了與環(huán)境溫度進行比較，赫胥爾用在彩色光帶附近放幾支作為比較用的溫度計來測定周圍環(huán)境溫度。試驗中，他偶然發(fā)現(xiàn)一個奇怪的現(xiàn)象：放在光帶紅光外的一支溫度計，比室內(nèi)其他溫度的批示數(shù)值高。經(jīng)過反復(fù)試驗，這個所謂熱量最多的高溫區(qū)，總是位于光帶最邊緣處紅光的外面。于是他宣布太陽發(fā)出的輻射中除可見光線外，還有一種人眼看不見的“熱線”，這種看不見的“熱線”位于紅色光外側(cè)，叫做紅外線。

　　應(yīng)用領(lǐng)域

　　電力行業(yè)是目前我國民用熱像儀應(yīng)用較多的行業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，35%的工業(yè)火災(zāi)由電氣引起，每年全球的損失高達三千億美金，熱像儀的使用可大大降低經(jīng)濟損失。區(qū)別于無接觸單點測溫，熱像儀每幅圖像包含幾萬到幾十萬個點的溫度信息，能早期發(fā)現(xiàn)隱患，大大提高供電設(shè)備運行的可靠性，是最成熟、最有效的電力在線檢測手段。此外，熱像儀還被廣泛用于消防、安防、石油化工、冶金、人體測溫(SARS和各種新型流感)、醫(yī)療、夜視等行業(yè)，具有100億美元以上的市場規(guī)模。

　　“平安城市”是近年來人們關(guān)注的熱點話題，如何讓我們生活的場所更加安全，如何構(gòu)建一個強大的安防網(wǎng)路來保證整個城市的安全，運用科學(xué)、先進的技防手段是最為行之有效的。在這種前提下，城市安防應(yīng)急系統(tǒng)的建設(shè)將顯得愈發(fā)重要。“平安城市”利用綜合管理信息公共服務(wù)平臺，包括城市內(nèi)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)字化城市管理系統(tǒng)、道路交通等多個系統(tǒng)，利用市區(qū)級數(shù)據(jù)交換平臺實現(xiàn)資源共享。系統(tǒng)前端數(shù)據(jù)可通過紅外熱像儀視頻監(jiān)控系統(tǒng)采集并傳輸?shù)绞?、區(qū)監(jiān)督指揮調(diào)度中心，最大限度地利用紅外熱像儀的優(yōu)勢，同時配以可見光視頻監(jiān)控，確保在多種氣候條件下的晝夜全方位工作，給城市安全提供有力的保障。主要應(yīng)用如下：

　　防火監(jiān)控

　　由于紅外熱像儀是反映物體表面溫度而成像的設(shè)備，因此除了夜間可以作為現(xiàn)場監(jiān)控使用外，還可以作為有效防火報警設(shè)備。在大面積的森林中，火災(zāi)往往是由不明顯的隱火引發(fā)的，這是毀滅性火災(zāi)的根源，用現(xiàn)有的普通方法，很難發(fā)現(xiàn)這種隱性火災(zāi)苗頭。而應(yīng)用紅外熱像儀可以快速有效地發(fā)現(xiàn)這些隱火，并且可以準確判定火災(zāi)的地點和范圍，透過煙霧發(fā)現(xiàn)著火點，做到早知道、早預(yù)防、早撲滅。

　　偽裝及隱蔽目標的識別

　　普通的偽裝是以防可見光觀測為主。一般犯罪分子作案通常隱蔽在草叢及樹林中，這時如果采用可見光的觀察方式，由于野外環(huán)境的惡劣及人的視覺錯覺，不易發(fā)覺。紅外熱成像裝置是被動接受目標自身的熱輻射，人體和車輛的溫度及紅外輻射一般都遠大于草木的溫度及紅外輻射，不易偽裝，也不容易產(chǎn)生錯誤判斷。另外，一般人員也不了解避開紅外監(jiān)視的方法。因此紅外熱成像裝置在識別偽裝及隱蔽目標這方面的效果明顯。

　　夜間以及惡劣氣候條件下的道路監(jiān)控

　　近來，我國各地頻發(fā)霧霾天氣，給交通出行帶來了極大的影響，由于嚴重霧霾而導(dǎo)致高速公路封閉、航班延誤甚至取消。這種情況下，傳統(tǒng)的可見光安防系統(tǒng)基本無法使用。但紅外熱像監(jiān)控系統(tǒng)卻不受霧霾影響。可見光相機的能見度僅200米左右，而由于長波紅外線的波長在8～14um，可輕易穿透2.5um顆粒的霧霾，能見度不受任何影響，可看到數(shù)公里之外的大樓。

　　重點部門、建筑、倉庫的保安、防火監(jiān)控

　　由于紅外熱成像設(shè)備是反映物體溫度而成像的設(shè)備，因此在夜間可以作為重點部門、建筑、倉庫、小區(qū)現(xiàn)場監(jiān)控使用，并且由于該種設(shè)備是一種成像設(shè)備，因此工作可靠，可以大幅減少虛警率。

　　交通安全保障

　　近年來，我國機動車和駕駛?cè)搜杆僭鲩L，近五年機動車年均增量1500多萬輛，駕駛?cè)四昃隽?000多萬人。截至2014年底，全國機動車保有量達2.64億輛，其中汽車1.54億輛;機動車駕駛?cè)送黄?億人，其中汽車駕駛?cè)顺^2.46億人。汽車保有量繼續(xù)呈快速增長趨勢，2014年新注冊登記的汽車達2188萬輛，保有量凈增1707萬輛，均為歷史最高水平。我國人口眾多，路況復(fù)雜，而汽車使用量持續(xù)增加，安全行駛成為急需解決的問題。因此，提高對行人、自行車行駛者，以及動物的能見度是首要問題，裝有紅外熱像儀的汽車或船舶，就可以避免在夜間或惡劣環(huán)境下的交通事故。

　　紅外熱成像在機場的應(yīng)用

　　隨著航空事業(yè)的不斷發(fā)展，各地都在興建、擴建機場，飛機出行已成為中國百姓商務(wù)旅行首選，飛機高效、快捷的運輸手段在帶來方便的同時也成為治安事件及恐怖襲擊的重點區(qū)域，因此機場的安全防范建設(shè)歷來是中國乃至世界關(guān)注的熱點。且由于機場占地面積非常龐大，監(jiān)控布置是非常艱巨的任務(wù)，面對非法入侵甚至恐怖襲擊，確保所有乘客的安全對商業(yè)航空公司和都是非常重要的事情。當然不只是乘客，機場工作人員和價格昂貴的儀器設(shè)備都需要保護。紅外熱成像儀能在機場夜間監(jiān)控起到非常大的作用，機場將變得更加安全。

　　紅外熱像儀在檢驗檢疫體溫監(jiān)控的應(yīng)用

　　近年來，隨著SARS、禽流感等傳染病疫情的流行和肆虐，傳統(tǒng)的檢驗檢疫工作面臨越來越嚴峻的挑戰(zhàn)。為確保新形勢下出入境旅客的安全順暢通關(guān)，發(fā)揚與時俱進的精神，需采用創(chuàng)新思維、創(chuàng)新手段，建立和改造一套技術(shù)先進、自動化程度高的紅外體溫監(jiān)測系統(tǒng)，有效提高口岸出入境人員的傳染病檢測能力，樹立檢驗檢疫的良好社會形象。

　　未來發(fā)展

　　目前紅外熱像市場實際年需求與潛在需求存在較大的差異，造成這種差異的主要原因是：其一，紅外熱像儀中的核心部件——探測器的成品率不高，從而造成探測器乃至紅外熱像儀的成本和售價居高不下，影響了紅外熱像儀市場潛在需求的開發(fā);其二，目前紅外熱像儀應(yīng)用最多的行業(yè)是軍事、電力、消防等行業(yè)，紅外熱像儀在更多領(lǐng)域應(yīng)用的推廣需要一個過程。

　　紅外熱像儀已逐漸廣泛應(yīng)用于安全防范(反恐)系統(tǒng)，成為安全監(jiān)控系統(tǒng)中不可缺少的一部分。同時，安防監(jiān)控行業(yè)的發(fā)展十分迅速，要想獲得更好的發(fā)展水平，必須創(chuàng)新出更好的產(chǎn)品和功能。隨著視頻監(jiān)控正朝數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展，聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控成為監(jiān)控系統(tǒng)的一個基本特性，對監(jiān)控行業(yè)的關(guān)注也由前幾年的DVR與NVR問題之爭等轉(zhuǎn)向系統(tǒng)管理平臺，用戶的關(guān)注點正在由簡單的產(chǎn)品組合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的應(yīng)用、管理和增值等。新型的紅外熱成像監(jiān)控技術(shù)正符合這些特征，在安防領(lǐng)域的普及應(yīng)是必然趨勢。

　　(本文作者現(xiàn)任上海巨哥電子科技有限公司市場經(jīng)理)