多年來，科學(xué)家、研究人員和研發(fā)專家熱衷于將紅外熱像儀運(yùn)用在廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域中，包括工業(yè)研發(fā)、學(xué)術(shù)研究、無損檢測(NDT)和材料檢測，以及國防與航空航天等。但是，并非所有的紅外熱像儀均具有同等的品質(zhì)功能，或者可用于一些專門的應(yīng)用。譬如，要想獲得精確的測量值，則需要配備高速定格動畫功能的先進(jìn)紅外熱像儀。今天，小菲就教大家如何選擇制冷型和非制冷型紅外熱像儀！

各有千秋

制冷型紅外熱像儀

先進(jìn)的制冷型紅外熱像儀配有集成低溫制冷機(jī)的成像探測器。這是一款可將探測器溫度降低至制冷溫度的設(shè)備。為了將熱噪聲降至場景成像信號水平之下，探測器溫度的下降必不可少。

制冷型紅外熱像儀是最敏感型紅外熱像儀，可探測物體間最細(xì)微的溫差。它們工作在光譜中波紅外(MWIR)波段和長波紅外(LWIR)波段，因?yàn)閺奈锢韺W(xué)角度來講在這些波段熱靈敏度較高。熱靈敏度是指信號變化相對于目標(biāo)溫度變化。熱靈敏度越高，就越容易探測那些目標(biāo)溫度與背景差異不大的場景。

FLIR A6700sc是一款科研級中波紅外銻化銦熱像儀，能生成細(xì)節(jié)豐富的327,680像素?zé)釄D像。

非制冷型紅外熱像儀

非制冷型紅外紅外熱像儀是一款其中配備的成像探測器無需低溫制冷的紅外熱像儀。常見的探測器設(shè)計(jì)基于熱釋電探測器，這是一種擁有較大溫度測量系數(shù)的小型氧化釩電阻，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(dǎo)致紅外探測器溫度變化，從而將轉(zhuǎn)化為電信號，并經(jīng)過處理產(chǎn)生圖像。

非制冷型探測器用在長波紅外(LWIR)波段中，與地面溫度類似的目標(biāo)在該波段中放射出的紅外熱能最多。相比制冷式探測器，非制冷型探測器的制造步驟更少，產(chǎn)率更高，真空包裝成本更低，而且非制冷型紅外熱像儀無需極其高昂的低溫制冷機(jī)設(shè)備。非制冷型紅外熱像儀配有較少的活動部件，在類似的工作條件下，其往往較制冷型紅外熱像儀具有更長的使用壽命。

FLIR T650sc配備一臺非制冷型氧化釩（VOx）微測輻射熱計(jì)探測器，能生成640×480像素的熱圖像。

非制冷型紅外熱像儀展現(xiàn)的優(yōu)勢帶來了兩難的問題：研發(fā)/科學(xué)應(yīng)用最好什么時(shí)候使用制冷型紅外熱像儀？答案是：取決于應(yīng)用需求。

實(shí)例對比

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(zhì)量，拍攝快速移動或發(fā)熱目標(biāo)；如果你需要看清熱變化過程，或者測量極小目標(biāo)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(shè)備同步工作，制冷型紅外熱像儀則是你的首選儀器。

1、速度

制冷型紅外熱像儀的成像速度快于非制冷型紅外熱像儀。高速熱像成像的曝光時(shí)間可達(dá)到微秒，能夠停止動態(tài)場景的表觀運(yùn)動，并可捕獲每秒62,000幀以上的幀速率。其應(yīng)用包括熱分析和動態(tài)分析噴氣式發(fā)動機(jī)渦輪葉片、汽車輪胎或安全氣囊檢測、超音速彈丸，以及爆炸等。

制冷型紅外熱像儀具有極快的響應(yīng)速度，并充分利用全局快門優(yōu)勢。這意味著它們能夠同時(shí)讀出所有的像素，而并非如非制冷型紅外熱像儀一樣逐行讀取，從而使制冷型紅外熱像儀能夠捕獲清晰的圖像和對移動物體進(jìn)行測溫。

這些紅外圖像對比了以20 mph速度旋轉(zhuǎn)的輪胎的拍攝效果。左邊這張是用制冷型紅外熱像儀拍攝的。您可能會覺得輪胎并未在轉(zhuǎn)動，但這是制冷型紅外熱像儀在極其高速條件下的拍攝結(jié)果，它會“定格”輪胎的轉(zhuǎn)動。非制冷型紅外熱像儀的拍攝速度太慢，無法捕捉到輪胎旋轉(zhuǎn)時(shí)使得輪輻顯得透明的瞬間。

2、空間分辨率

下面熱圖像對比了采用制冷型和非制冷型紅外熱像儀系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的最佳特寫放大效果。左邊的紅外圖像是用帶4倍近焦鏡頭和像元間距13μm制冷型紅外熱像儀的組合裝置拍攝的，其光斑尺寸為3.5μm。右邊的紅外圖像是用帶1倍近焦鏡頭和像元間距25μm非制冷型紅外熱像儀的組合裝置拍攝的，其光斑尺寸為25μm。

由于傳感紅外波長較短，制冷型紅外熱像儀通常具有比非制冷型紅外熱像儀更強(qiáng)的放大功能。由于制冷型紅外熱像儀的靈敏度更高，因此可使用帶更多光學(xué)元件或更厚元件的鏡頭而不降低信號噪聲比，從而提升了放大功能。

3、靈敏度

制冷型紅外熱像儀靈敏度改善帶來的價(jià)值往往并不顯而易見。為了對比靈敏度的優(yōu)勢，我們做了一個快速的靈敏度實(shí)驗(yàn)。我們將手按在墻上停留幾秒鐘來創(chuàng)建手印的熱圖像，以此進(jìn)行對比。

開始的兩張圖像顯示了手移開瞬間的手印。第二組圖像顯示了兩分鐘后手印的熱特征。您可看見：制冷型紅外熱像儀仍能捕捉手印的大部分熱特征，而非制冷型紅外熱像儀僅能捕捉其部分熱特征。顯而易見，制冷型紅外熱像儀比非制冷型紅外熱像儀能檢測到更細(xì)微的溫差，其檢測的持續(xù)時(shí)間也更長。這意味著：制冷型紅外熱像儀能更清晰地顯示被測目標(biāo)的細(xì)節(jié)，并能幫助您檢測到最微弱的熱異常。

4、光譜濾波

制冷型紅外熱像儀最大的優(yōu)勢之一是能夠輕松進(jìn)行光譜濾波，以便偵測細(xì)節(jié)和測溫，而這兩點(diǎn)使用非制冷型紅外熱像儀則難以做到。

實(shí)例一：我們使用了濾片，將其置于鏡頭后的濾片支架內(nèi)或者內(nèi)置在杜瓦探測器組件內(nèi)，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(nèi)的煤顆粒的燃燒現(xiàn)象。借助“看穿火焰”的光譜紅外濾片，我們對制冷型紅外熱像儀進(jìn)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?qū)γ侯w粒進(jìn)行成像。第一張圖為不帶火焰濾片拍攝的圖像，我們看到的都是火焰本身。第二張圖為帶火焰濾片拍攝的圖像，我們能夠清晰地看清煤顆粒燃燒情況。

5、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(yīng)用的理想之選。通過快照模式工作，F(xiàn)LIR A6750sc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(shí)尤其重要，在這種時(shí)候，標(biāo)準(zhǔn)的非制冷式紅外熱像儀會使圖像變得模糊。

圖中的圖像即是良好的示例。在該例中，我們?nèi)酉乱幻队矌?，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(shí)，同時(shí)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?yàn)槠錈o法觸發(fā)此類型探測器。如果不走運(yùn)的話，圖像可能模糊不清。

FLIR紅外熱像儀

配備制冷型探測器的紅外熱像儀比配備非制冷型探測器的紅外熱像儀具有更多優(yōu)勢，但是這類熱像儀價(jià)格更昂貴。FLIR高性能制冷型紅外熱像儀有FLIR A6750sc、A8300sc、SC6000、SC7000、SC8000、X6000sc和X8000sc，它們在紅外中波和紅外長波光譜波段中具有超快速、超靈敏性能，而FLIR A6250sc則可在近紅外光譜波段中操作。

FLIR還提供各種非制冷式紅外熱像儀，包括入門級桌面實(shí)驗(yàn)套件和像FLIR T650sc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(yīng)用。