淺議紅外熱像儀

　　紅外熱像儀的發展可分為三個階段，第一個階段是人類通過制造工具，擴展體力活動的能力；第二個階段通過提高判斷能力，尋求更清晰和更廣泛的理解與判斷事物的標準；而人類近年來致力的增強獲得輸入信息的能力，擴大感覺范圍或增添新的感官，使我們的大腦能接受更多的信息，正是人類發展的第三階段。

　　在這個階段中，紅外技術的發展已經把人類的感官由五種增加到六種。在海灣戰爭中，高科技武器展示了先進技術的廣闊平臺，成為世界科技發展的風向計，也成為世界各國競相研究和開發的方向和重點。這些高科技技術也因此成為新的產業和投資熱點，創造了億萬的財富和無法預計的社會效益。在這些新科技中，以衛星定位（GPS）和紅外熱成像（TIS）兩項技術。衛星定位系統（又稱GPS）已經非常廣泛地應用于各行各業，成為從軍事到民用都有寬廣發展前途的行業，其應用的發展速度，遠遠超過人們的預想，例如：在在廣泛使用的汽車防盜定位系統等。

　　紅外熱成像技術，也是一個有非常廣闊前途的高科技技術，其大量的應用將會引起許多行業變革性的改變。

　　一、什么是紅外熱成像？

　　光線是大家熟悉的。光線是什么？光線就是可見光，是人眼能夠感受的電磁波。可見光的波長為：0.38—0.78微米。比0.38微米短的電磁波和比0.78微米長的電磁波，人眼都無法感受。比0.38微米短的電磁波位于可見光光譜紫色以外，稱為紫外線，比0.78微米長的電磁波位于可見光光譜紅色以外，稱為紅外線。紅外線，又稱紅外輻射，是指波長為0.78~1000微米的電磁波。其中波長為0.78~2.0微米的部分稱為近紅外，波長為2.0~1000微米的部分稱為熱紅外線。照相機成像得到照片，電視攝像機成像得到電視圖像，都是可見光成像。自然界中，一切物體都可以輻射紅外線，因此利用探測儀測定目標的本身和背景之間的紅外線差并可以得到不同的紅外圖像，熱紅外線形成的圖像稱為熱圖。目標的熱圖像和目標的可見光圖像不同，它不是人眼所能看到的目標可見光圖像，而是目標表面溫度分布圖像，換一句話說，紅外熱成像使人眼不能直接看到目標的表面溫度分布，變成人眼可以看到的代表目標表面溫度分布的熱圖像。

　　二、紅外熱成像的特點是什么？

　　有位著名的美國紅外學者指出：“人類的發展可分為三個階段。第一個階段是人類通過制造工具，擴展體力活動的能力，第二階段通過提高判斷能力，尋求更清晰和更廣泛的理解與判斷事物的標準，而人類近年來致力的增強獲得輸入信息的能力，擴大感覺范圍或增添新的感官，使我們的大腦能接受更多的信息，正是人類發展的第三階段。在這個階段中，紅外技術的發展已經把人類的感官由五種增加到六種”。這一席話，我認為恰如其分的道出了紅外成像技術在當代的重要性。因為，我們周圍的物體只有當它們的溫度高達1000℃以上時，才能夠發出可見光。相比之下，我們周圍所有溫度在絕對零度（-273℃）以上的物體，都會不停地發出熱紅外線。例如，我們可以計算出，一個正常的人所發出的熱紅外線能量，大約為100瓦。所以，熱紅外線（或稱熱輻射）是自然界中存在最為廣泛的輻射。熱輻射除存在的普遍性之外，還有另外兩個重要的特性。

　　1．大氣、煙云等吸收可見光和近紅外線，但是對3~5微米和8~14微米的熱紅外線卻是透明的。因此，這兩個波段被稱為熱紅外線的“大氣窗口”。利用這兩個窗口，可以使人們在完全無光的夜晚，或是在煙云密布的戰場，清晰地觀察到前方的情況。正是由于這個特點，熱紅外成像技術軍事上提供了先進的夜視裝備并為飛機、艦艇和坦克裝上了全天候前視系統。這些系統在海灣戰爭中發揮了非常重要的作用。

　　2．物體的熱輻射能量的大小，直接和物體表面的溫度相關。熱輻射的這個特點使人們可以利用它來對物體進行無接觸溫度測量和熱狀態分析，從而為工業生產，節約能源，保護環境等等方面提供了一個重要的檢測手段和診斷工具。