近年來，工程師和研發(fā)專家熱衷于將紅外熱像儀運用于廣泛的應用領域中，包括工業(yè)研發(fā)、學術研究、無損檢測(NDT)和材料檢測，以及國防與航空航天等。但是，并非所有打造的紅外熱像儀均具有同等的品質功能，或者可用于一些專門的應用。譬如，如要獲得精確的測量值，則需要配備高速定格動畫功能的先進紅外熱像儀。
工業(yè)自動化應用紅外熱像儀堪稱功能強大的獨創(chuàng)性工具。借助一款此類紅外熱像儀，你可以在設計階段及早發(fā)現(xiàn)問題，以便在發(fā)展成更為嚴重且維修代價高昂的故障之前，將其記錄在案并予以糾正。
應用于工業(yè)自動化的紅外熱像儀
紅外熱像儀采用熱輻射，不會被人眼所察覺，同時還可轉化為描繪某個目標物或場景中熱量變化的可見光圖像。所有溫度高于絕對零度的物體均會放射熱能，熱能中則含有部分電磁波譜，而且輻射量會隨著溫度的上升而增加。
自動化應用的紅外熱像儀系統(tǒng)擁有大量選擇。因此，我們經常聽到這樣的問題：“我應該使用制冷式還是非制冷式紅外熱像儀系統(tǒng)?
哪種系統(tǒng)更具有成本效益?”事實上，如今市場上售有兩種類型的紅外熱像儀系統(tǒng)：制冷式和非制冷式系統(tǒng)。這兩種類型的系統(tǒng)的組件成本大相徑庭，因而決定選擇哪種系統(tǒng)則變得極為重要。
先進的制冷式紅外熱像儀配有集成低溫制冷機的成像傳感器。
這是一款可將傳感器溫度降低至制冷溫度的設備。為了將熱致噪聲降至場景成像發(fā)出信號的噪聲之下的水平，傳感器溫度的下降必不可少。制冷機配有活動部件，旨在最大程度彌補隨著時間推移而磨損的機械公差，以及填補緩慢溢出氣封的氦氣。
制冷式紅外熱像儀是最敏感型紅外熱像儀，可探測物體間最細微的溫差。它們會在光譜中波紅外(MWIR)波段和長波紅外(LWIR)波段成像中產生，其間，熱對比度因黑體物理學作用變得較高。熱對比度是指信號變化相對于目標溫度變化。熱對比度越高，借助其溫度不可能與目標物差異太大的背景探測目標物則越容易。
非制冷式紅外紅外熱像儀是一款其中配備的成像傳感器無需低溫制冷的紅外熱像儀。常見的探測器設計基于紅外探測器，這是一款擁有較大硅元素溫度測量系數的小型氧化釩電阻器，測溫表面積較大、熱容量低，以及熱絕緣效果佳。場景溫度變化會導致紅外探測器溫度變化，從而將轉化為電信號，并經過處理產生圖像。非制冷式傳感器用在長波紅外(LWIR)波段中，在該波段中，地面溫度目標放射出最多的紅外能。相比制冷式傳感器，非制冷式傳感器的制造步驟更少，產率更高，真空包裝成本更低，而且非制冷式紅外熱像儀無需極其高昂的低溫制冷機設備。非制冷式紅外熱像儀配有較少的活動部件，在類似的工作條件下，其往往較制冷式紅外熱像儀具有更長的使用壽命。
用于研發(fā)應用的制冷式紅外熱像儀
非制冷式紅外熱像儀展現(xiàn)的優(yōu)勢帶來了兩難的問題：研發(fā)/科學應用最好什么時候使用制冷式紅外熱像儀?答案是：取決于應用需求。
如果你想要發(fā)現(xiàn)微小的溫差變化，需要最優(yōu)的圖像質量，拍攝快速移動或發(fā)熱目標;如果你需要看清熱變化過程，或者測量極小目標的溫度;如果你希望在非常明確的電磁波譜部位可見熱對象;抑或你希望將紅外熱像儀與其他測溫設備同步工作，制冷式紅外熱像儀則是你的首選儀器。
速度
制冷式紅外熱像儀的成像速度快于非制冷式紅外熱像儀。高速熱像成像的曝光時間可達到微秒，能夠停止動態(tài)場景的表觀運動，并可捕獲每秒62,000幀以上的幀速率。其應用包括熱分析和動態(tài)分析高速產線品質檢測、汽車輪胎或點焊等。
制冷式紅外熱像儀具有極快的響應速度，并充分利用全域快門優(yōu)勢。這意味著它們能夠同時讀出所有的像素，而并非如非制冷式紅外熱像儀一樣逐行讀取，從而使制冷式紅外熱像儀能夠捕獲清晰的圖像和對移動物體進行測溫。
圖1中的紅外圖像為輪胎在20mph轉速下的捕獲結果比較。上圖采用制冷式紅外熱像儀拍攝。有人可能會認為輪胎不在轉動，但是這確實是制冷式紅外熱像儀以極快捕捉速率拍攝的結果，這種速率讓輪胎的運動瞬間停留。非制冷式紅外熱像儀的捕捉速率太慢，因而導致無法捕捉轉動的輪胎，進而造成輪輻看起來是透明狀且模糊不清(見下圖)。此時，模糊不清的圖像無法進行精確測溫。
空間分辨率
制冷式紅外熱像儀通常擁有比非制冷式紅外熱像儀大得多的放大率，因為它們檢測較短的紅外波長。由于制冷式紅外熱像儀具有較高的靈敏特征，配備較多光學元件或較厚光學元件的鏡頭可供使用，且不會降低信噪比，從而實現(xiàn)更佳的放大性能。
靈敏度
通常，我們很難完全體會制冷式紅外熱像儀改進的靈敏度產生的價值。相比20mK熱靈敏度的制冷式紅外熱像儀，你如何感覺到50mK熱靈敏度的非制冷式紅外熱像儀的好處?為了有助于說明這一點，我們進行了一次快速靈敏度實驗(見圖3)。比較中，我們將手放在墻上幾秒，以產生熱手印。
兩次拋扔相同硬幣時，同時觸發(fā)紅外熱像儀，你每次都會看到物體處于相同的位置。
前兩張圖為手移開后立即顯示的情況。第二行的兩張圖像顯示了2分鐘后的手印熱痕跡。制冷式紅外熱像儀依舊能夠看清大部分的手印熱痕跡，而非制冷式紅外熱像儀只顯示部分保留的手印。相較于非制冷式紅外熱像儀，制冷式紅外熱像儀可清晰探測更小的溫差和保持物體痕跡更長的時間。這意味著制冷式紅外熱像儀提供更佳的目標細節(jié)，幫助你探測甚至最微小的熱異常。
光譜濾波
制冷式紅外熱像儀最大的優(yōu)勢之一是能夠輕松進行光譜濾波，以便偵測細節(jié)和測溫，而這兩點采用非制冷式紅外熱像儀則難以做到。
在圖4所示的第一個示例中，我們使用了光譜濾波器，將其置于鏡頭后的濾波器支架內或者內置在杜瓦探測器組件內，以便讓火焰完整成像。過去，終端用戶希望測量和表征火焰內的煤顆粒的燃燒現(xiàn)象。借助“看穿火焰”的光譜紅外濾波器，我們對制冷式紅外熱像儀進行了光譜波段濾波處理，在該波段中火焰為穿透式，因而我們能夠對煤顆粒進行成像。第一張圖為不帶火焰濾波器拍攝的圖像，我們看到的都是火焰本身。第二張圖為帶火焰濾波器拍攝的圖像，我們能夠清晰地看清煤顆粒燃燒情況。
同步
精確的紅外熱像儀同步和觸發(fā)功能使紅外熱像儀成為高速、高熱靈敏度應用的理想之選。通過快照模式工作，F(xiàn)LIR A6650能夠同步捕捉熱活動中的所有像素。這對于監(jiān)測快速移動物體時尤其重要，在這種時候，標準的非制冷式紅外紅外熱像儀會使圖像變得模糊。
圖5中的圖像即是良好的示例。在該例中，我們扔下一枚硬幣，并通過傳感器觸發(fā)紅外熱像儀拍攝圖像。兩次拋扔相同硬幣時，同時觸發(fā)紅外熱像儀，你每次都會看到物體處于相同的位置。借助非制冷式紅外探測器紅外熱像儀，你根本無法捕獲硬幣，因為其無法觸發(fā)此類型探測器。如果不走運的話，圖像可能模糊不清。
本文由FLIR公司贊助提供,Flir公司是行業(yè)領先的紅外熱像儀制造商:
FLIR紅外熱像儀可用于實時捕獲和記錄熱分布和熱變化，有助于工程師和研究人員看清并精確測量設備、產品和工藝過程中的發(fā)熱方式、熱耗散、熱泄漏以及其他溫度因素。其中部分紅外熱像儀可區(qū)分細微至0.02℃的溫度變化。它們均搭載了先進的探測技術和高級數學算法，以實現(xiàn)高性能，以及在-80℃至+3000℃之間精確測溫。研發(fā)用紅外熱像儀系列整合了極高的成像性能和精確的測溫功能，并配備強大的分析報告工具和軟件，從而造就其成為范圍廣泛的研究、熱試驗和產品驗證應用的理想之選。
高性能A6650制冷式紅外熱像儀在紅外中波波段中具有超快速、超靈敏性能，紅外熱像儀在富有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中提供卓越的測溫能力，可實現(xiàn)快速運動和熱事件、較廣的測溫范圍、較小的振幅現(xiàn)象、多光譜分析或對極小物體的評估。
配備制冷式探測器的紅外熱像儀可在快速移動活動中產生清晰的熱圖像。
FLIR A6650是一款配備制冷銻化銦 (InSb) 探測器的緊湊型紅外熱像儀，價格極為經濟實惠。
FLIR還提供各種非制冷式紅外熱像儀，包括入門級臺架試驗套件和像FLIR A615一樣的高端系統(tǒng)。專用鏡頭和軟件將讓您的紅外熱像儀解決方案滿足特定的應用。
