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紅外熱像儀是利用紅外探測器和光學成像物鏡，接受被測目標的紅外輻射能量分佈圖形，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佈場相對應。通俗地講紅外熱像儀就是將物體發出的不可見紅外能量轉變為可見的熱圖像。熱圖像的上面的不同顏色代表被測物體的不同溫度。
由來：1800年英國物理學家F. W.赫胥爾發現了紅外線，紅外線是一種電磁波，它在電磁波連續頻譜中的位置，是處於無線電波與可見光之間的區域。紅外線輻射是自然界存在的一種最為廣泛的電磁波輻射，它是基於任何物體在常規環境下，都會產生自身的分子和原子無規則的運動，並不停地輻射出熱紅外能量，分子和原子的運動愈劇烈，輻射的能量愈大，反之，輻射的能量愈小。溫度在絕對零度以上的物體，都會因自身的分子運動而輻射出紅外線。
著名的普朗克定律表明溫度、波長和能量之間存在一定的關係，紅外總能量隨溫度的增加而迅速增加；峰值波長隨溫度的增加向短波移動。根據斯蒂芬·玻耳茲曼定律，當溫度變化時，紅外總能量與絕對溫度的四次方成正比，當溫度有較小的變化時，會引起總能量的很大變化。
紅外熱像儀最早是因為軍事目的而得以開發，後來迅速向民用工業領域擴展。自二十世紀70年代，歐美一些發達國家先後開始使用紅外熱像儀，在各個領域進行探索。紅外熱像儀也經過幾十年的發展，已經發展成非常輕便的現場測試設備。由於測試往往產生的溫度場差異不大，和現場環境複雜等因素，好的熱像儀必須具備 320*240像素、解析度小於 0.1℃、空間解析度小、具備紅外圖像和可見光圖像合成功能等。
由於紅外熱成像技術能夠進行非接觸式的、高解析度的溫度成像，能夠生成高品質的圖像，可提供測量目標的眾多資訊，彌補了人類肉眼的不足，因此已經在電力系統、土木工程、汽車、冶金、石化、醫療等諸多行業得到廣泛應用，未來的發展前景更不可限量。
原理及影響測溫的因素
紅外熱像儀是能夠實現熱像測溫的精密儀器，是紅外熱像測溫的核心設備。它利用即時的掃描熱成像技術進行溫度分析，圖1所示為民用市場上應用的主流熱像儀，其結構簡單、功能強大、測溫快。
紅外熱像測溫技術就是通過紅外探測器接收被測物體的紅外輻射，再由信號處理系統轉變為目標的視頻熱圖像的一種技術。它將物體的熱分佈轉變為可視圖像，並在監視器上以灰度或偽彩顯示出來，從而得到被測物體的溫度分佈場資訊。
由於紅外熱像儀屬於窄帶光譜輻射測溫系統，使用其進行溫度測量時所測得的物體表面溫度，不是直接測量得到的，而是以測到的輻射能計算出來的。因此，實際測量時，測量精度受被測表面的發射率和反射率、背景輻射、大氣衰減、測量距離、環境溫度等因素的影響。
應用範圍
一、電力設備檢測
輸電設備：接頭、絕緣子、夾板、跳線、高壓線、壓接套管、瓷瓶引線……變電系統：互感器、隔離開關、空氣斷線器、油斷路器、少油量斷路器、避雷器、電容器、電抗器、變壓器、匯流排、套管、整流器、絕緣子、線夾、阻波器……配電系統：配電盤、開關箱、變壓器、斷電器、接觸器、保險絲、電纜……發 電
廠：發電機碳刷繞組裝備、發電機、變壓器、油枕、發電機饋電線、電壓調節器、發電機馬達控制中心電盤、UPS……
二、建築樓宇檢測
建設系統：檢查外牆空鼓、剝落、屋面滲漏、管道、熱橋、建築節能研究、竣工驗收等；
公路橋樑：可用於快速掃描公路裂紋、橋樑開裂、滲漏檢查、瀝青攤鋪等；
三、冶金系統：用於大型高爐料面測定、熱風爐的破損診斷和檢修等；高爐、鋼材成型
四、加工和熱處理：焊接、鑄件、模具、煉鋼爐、轉爐、魚雷車、爐壁、金屬熱處裡（退火、回火、淬火）、冷/熱軋鋼板、鋼卷線材等溫度量測監控……
五、石化系統：可用於保溫隔熱材料的破損診斷、加熱爐管的溫度分佈測定等；
六 、轉動機械設備：馬達、馬達碳刷、軸承、聯軸器、泵浦、汽機葉片、齒輪箱、驅動齒輪、驅動皮帶、聯軸器、射出成型機、柴油機、空壓機……機電系統：可用于新產品開發試驗研究、大型機電設備溫度分佈監測等；七、鍋爐反應爐加熱爐：爐壁、爐管、煙囪、熱交換器、水泥旋窯……
八、產品流程設備：安全閥、氣體/產品管路（保溫、保冷）、熱交換器、冷卻塔、桶槽、球槽、儲存槽、空氣乾燥機、烘乾機、冷凍器……
九、電子產品：PC板熱分析、電子元件熱傳導測試、殼散熱測試、電路設計、環境評估……
十、消防安保系統：可用於消防科研、火災救人、安保、走私監控等；
十一、自然科學：採光、溫室效應、沙塵暴、植物、採礦、地震等；
十二、醫療：腫瘤、甲狀腺、糖尿病、非典、禽流感、針灸經絡等；
十三、軍事：導彈制導，紅外雷達，炸藥性能提升，紅外夜視、紅外隱身等；
十四、其它：玻璃、塑膠、造紙、紡織、包裝、排汙、電影廣告策劃、高鐵等高速運行設備磨損檢測……各行各業都有紅外熱像儀的應用領域。
使用注意事項
測溫範圍是熱像儀最重要的一個性能指標。每種型號的熱像儀都有自己特定的測溫範圍。因此，使用者的被測溫度範圍一定要考慮準確、周全，既不要過窄，也不要過寬。根據黑體輻射定律，在光譜的短波段由溫度引起的輻射能量的變化將超過由發射率誤差所引起的輻射能量的變化，因此，用戶只需要購買在自己測量溫度內的紅外熱像儀。
2、確定目標尺寸：
紅外熱像儀根據原理可分為單色測溫儀和雙色測溫儀（輻射比色測溫儀）。對於單色測溫儀，在進行測溫時，被測目標面積應充滿熱像儀視場。建議被測目標尺寸超過視場大小的50%為好。如果目標尺寸小於視場，背景輻射能量就會進入熱像儀的視聲符支干擾測溫讀數，造成誤差。相反，如果目標大於熱像儀的視場，熱像儀就不會受到測量區域外面的背景影響。
3、確定光學解析度（距離系靈敏）:
光學解析度由D與S之比確定，是熱像儀到目標之間的距離D與測量光斑直徑S之比。如果測溫儀由於環境條件限制必須安裝在遠離目標之處，而又要測量小的目標，就應選擇高光學解析度的熱像儀。光學解析度越高，即增大D：S比值，熱像儀的成本也越高。確定波長範圍：目標材料的發射率和表面特性決定熱像儀的光譜回應或波長。
對於高反射率合金材料，有低的或變化的發射率。在高溫區，測量金屬材料的最佳波長是近紅外，可選用0.18-1.0μm波長。其他溫區可選用1.6μm、2.2μm和3.9μm波長。由於有些材料在一定波長是透明的，紅外能量會穿透這些材料，對這種材料應選擇特殊的波長。如測量玻璃內部溫度選用1.0μm、2.2μm和3.9μm（被測玻璃要很厚，否則會透過）波長；測量玻璃內部溫度選用5.0μm波長；測低溫區選用8-14μm波長為宜；再如測量聚乙烯塑膠薄膜選用3.43μm波長，聚酯類選用4.3μm或7.9μm波長。厚度超過0.4mm選用8-14μm波長；又如測火焰中的CO2用窄帶4.24-4.3μm波長，測火焰中的CO用窄帶4.64μm波長，測量火焰中的NO2用4.47μm波長。
4、確定回應時間：
回應時間表示紅外熱像儀對被測溫度變化的反應速度，定義為到達最後讀數的95%能量所需要時間，它與光電探測器、信號處理電路及顯示系統的時間常數有關。如今紅外熱像儀的反映速度都很快。這要比接觸式測溫方法快得多。
如果目標的運動速度很快或測量快速加熱的目標時，要選用快速回應紅外熱像儀，否則達不到足夠的信號回應，會降低測量精度。然而，並不是所有應用都要求快速回應的紅外熱像儀。對於靜止的或目標熱過程存在熱慣性時，紅外熱像儀的回應時間就可以放寬要求了。因此，紅外熱像儀回應時間的選擇要和被測目標的情況相適應。
應用案例
1982年4月─6月，英國和阿根廷之間爆發福克蘭群島戰爭。4月13日半夜，英軍攻擊承軍據守的最大據點斯坦利港。3000名英軍佈設的雷區，突然出現在阿軍防線前。英國的所有槍支、火炮都配備了紅外夜視儀（可擕式紅外熱像儀，下同），能夠在黑夜中清楚地發現阿軍目標。
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| 福克蘭群島戰爭 |
而阿軍卻缺少夜視儀，不能發現英軍，只有被動挨打的份。在英軍火力準確的打擊下，阿軍支持不住，英軍趁機發起衝鋒。到黎明時，英軍已佔領了阿軍防線上的幾個主要制高點，阿軍完全處於英軍的火力控制下。6月14日晚9時，14 000名阿軍不得不向英軍投降。英軍領先紅外夜視器材贏得了一場兵力懸殊的戰鬥。
1991年海灣戰爭中，在風沙和硝煙彌漫的戰場上，由於美軍的先進感測器技術使他們在戰爭中獲得了全面的資訊優勢——紅外熱像儀，M1A1坦克裝備的熱成像儀在夜間或煙霧條件下可以識別1500米內的目標，而探測距離遠達3000米。
伊軍T-72M配備的只是第二代微光夜視儀，最大探測距離800米、甚至更短。這使M1A1坦克普遍做到先敵開火、機載前視紅外熱像儀可以發現埋在沙子下的伊軍坦克。戰後很多伊軍坦克兵俘虜回憶，他們只能朝著炮口火焰還擊。
所以，T-72M與M1A1的在海灣戰爭的較量，就像是一個瞎子與一個視力正常的人在搏鬥，而這個視力正常的人還更強壯一些，T-72M戰績為0的慘敗也就不足奇怪了。由此可以看出紅外夜視器材在現代戰爭中的重要作用。美軍在海灣戰爭中表現出了巨大的資訊化優勢，美軍最終坦克只損失幾輛，而且沒有成員傷亡，而伊拉克的5000多輛坦克被擊毀3000多輛。
高速紅外熱像儀在爆炸試驗中，可以探測到爆炸火球表面溫度的時空分佈，從時間和空間兩方面擴大測試範圍。速度達到500幀/秒(500HZ)以上的高速紅外熱像儀，對於爆炸過程的描述更為清晰，通過紅外熱像儀得出的資料可以優化爆炸過程中燃料拋散過程的動力學特徵，從而選擇合理的裝置參數，對於提高爆炸波能量輸出，進而達到高威力毀傷效應具有重要意義。
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| 熱成像儀背面圖 |
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| 熱成像儀機體正面圖 |
紅外熱像儀的分類
紅外熱像儀根據其不同的使用形式，可以分為掌上型紅外熱像儀和線上式紅外熱像儀。
掌上型熱像儀一般外形比較小巧，結構緊湊，輕巧便攜，而且配有電池，可以很大程度的滿足不同工作場合的使用，非常適合於電氣安裝、機電設備、過程設備、HVAC/R設備及其它更多應用的排障工作。
線上式熱像儀不同於掌上型熱像儀的一點就是，線上式的要固定在被監測物件的周圍，優秀的線上式紅外熱像儀幾乎可以安裝在任何地方，監控關鍵設備或其他重要資產。它可幫助您保護生產現場，監測現場狀況，使您提前發現異常情況，從而避免財產損失、停工，並保障工人的安全。線上式紅外熱像儀主要應用於：
石油煉製及開採，石化工廠:
l 天然氣的處理、運輸和儲存
l 儲存區域防火
l 監控耐火材料襯裡
l 檢查火焰
l 生產過程品質控制
怎樣選擇合適的紅外熱像儀
1.什麼樣的像素滿足您的要求?
320*240=76,800
在12米處測量的最小尺寸是 1*1cm
160*120=19,200
在12米處測量的最小尺寸是2*2cm
TH7700紅外熱像儀 低端低解析度紅外熱像儀
320*240=76800個像素 160*120=19,200個像素
2、是否需要定量檢測
紅外熱像儀有兩種用途：
1、熱成像
2、測溫
評價紅外測溫能力叫做 MFOV，主要有2種：一種是MFOV 為1，另外一種MFOV為3*3。 MFOV 為1時，目標完全覆蓋了熱像儀的像素，像素接受的輻射只來自目標，因此能準確測量目標溫度。而 MFOV 為 9時，像素接收的輻射不只來自目標，而且吸收目標旁邊的和背後的輻射，就不能測得這麼小目標的準確溫度。
然而這只是測量的極限，根據當前的大部分 FPA 探測器技術，目標在探測器上最少要有 3 x 3 個像素才能確保準確測量，這要求檢測時儘量靠近目標或選用望遠鏡頭. 如果目標成像小於3x3 個像素，則熱像儀顯示的溫度讀數是目標的溫度值與也成像在這 3x3個像素的目標周圍物體（環境）溫度的平均值。
3、高空間解析度的優勢
高空間解析度能夠得出準確的溫度，低空間解析度讀出的溫度只是發熱點周圍的平均溫度。在定量化檢測時候，溫度的正確與否非常重要！
4、穩定性重複性對你是否重要
決定紅外熱像儀的因素主要有3個方面：
探測器、光學器件、電氣原器件，軍事級探測器的主要優勢在哪裡
a、主要有兩種探測器。氧化釩晶體和多晶矽。氧化釩晶體探測器的主要優勢：
b、此探測器主要的優勢是測溫視域MFOV（Measurement
Field of View）為1,溫度測量是精確到1個像素點。Amorphous Silicon（多晶體矽）感測器， MFOV為9，即每點的溫度是基於3×3=9個像素點平均而獲得。
c、溫度穩定性好。
d、使用壽命長
e、適合於遠距離測試
5、是否在意報告處理的煩瑣？
如果紅外圖像和可見光圖像組合顯示就減少了大量工作，同時報告自動生成也會大大減少操作時間。
6、是否需要延長曝光時間？延長曝光時間——專業照相的必然選擇
∑2、∑4、∑8、 ∑16等功能，特別在檢測北立面或者陽光照不到的地方很有優勢。使用了∑功能，增加了曝光時間，圖像更清晰，更容易發現缺陷部位。
7、是否需要強大的售後技術支援
a、是否需要現場測試指導培訓
b、專業的培訓：LEVEL1, LEVEL2，LEVEL3認證課程培訓。
如果您是科研單位或者國防單位，還需關注以下幾點：
1.衰減濾光片的數量。高端紅外熱像儀只需要一塊衰減濾光片，實驗過程從-15°c
to 1500°c無需更換，從而保證實驗資料的連續性。在很多科研課題，比如高速運動物體，爆炸類實驗，整個實驗過程都小於1秒，如果不同溫度檔需要更換衰減濾光片的話，那更本就是無法實現的。這種情況下就必須使用高端的紅外熱像儀。
2.高端紅外熱像儀不需要使用者自己定標，從而保證在任何測量條件下都直接使用
正確使用紅外熱像儀的方法和技巧
1）調整焦距
2）選擇正確的測溫範圍
3）瞭解最大測量距離
4）僅僅要求生成清晰紅外熱圖像，還是同時要求精確測溫
5）工作背景單一
6）保證測量過程中儀器平穩
您可以在紅外圖像存儲後對圖像曲線進行調整，但是您無法在圖像存儲後改變焦距，也無法消除其他雜亂的熱反射。保證第一時間操作正確性將避免現場的操作失誤。仔細調整焦距！如果目標上方或周圍背景的過熱或過冷的反射影響到目標測量的精確性時，試著調整焦距或者測量方位，以減少或者消除反射影響。（FoRD的意思是：Focus焦距，Range範圍, Distance距離）
您是否瞭解現場被測目標的測溫範圍？為了得到正確的溫度讀數，請務必設置正確的測溫範圍。當觀察目標時，對儀器的溫度跨度進行微調將得到最佳的圖像品質。這也將同時會影響到溫度曲線的品質和測溫精度。
當您測量目標溫度時，請務必瞭解能夠得到精確測溫讀數的最大測量距離。對於非製冷微熱量型焦平面探測器，要想準確地分辨目標，通過熱像儀光學系統的靶心圖表像必須占到9個像素，或者更多。 如果儀器距離目標過遠，目標將會很小，測溫結果將無法正確反映目標物體的真實溫度，因為紅外熱像儀此時測量的溫度平均了目標物體以及周圍環境的溫度。為了得到最精確的測量讀數，請將目標物體儘量充滿儀器的視場。顯示足夠的景物，才能夠分辨出目標。與目標的距離不要小於熱像儀光學系統的最小焦距，否則不能聚焦成清晰的圖像。
僅僅要求生成清晰紅外熱圖像，還是同時要求精確測溫 這之間有什麼區別嗎？一條量化的溫度曲線可用來測量現場的溫度情況，也可以用來編輯顯著的溫升情況。清晰的紅外圖像同樣十分重要。但是如果在工作過程中，需要進行溫度測量，並要求對目標溫度進行比較和趨勢分析，便需要記錄所有影響精確測溫的目標和環境溫度情況，例如發射率，環境溫度，風速及風向，濕度，熱反射源等等。
例如，天氣寒冷的時候，在戶外進行檢測工作時，你將會發現大多數目標都是接近於環境溫度的。當在戶外工作時，請務必考慮太陽反射和吸收對圖像和測溫的影響。因此，有些老型號的紅外熱像儀只能在晚上進行測量工作，以避免太陽反射帶來的影響。
所有的長波NEC紅外熱像儀都可以達到60Hz幀頻速率，因此在拍攝圖像過程中，由於儀器移動可能會引起圖像模糊。為了達到最好的效果，在凍結和記錄圖像的時候，應盡可能保證儀器平穩。當按下存儲按鈕時，應儘量保證輕緩和平滑。即使輕微的儀器晃動，也可能會導致圖像不清晰。推薦在您胳膊下用支撐物來穩固，或將儀器放置在物體表面，或使用三腳架,儘量保持穩定。
我們知道：任何物體在高於絕對零度（-273.15℃）的時候，其物體表面就會有紅外能量也就是紅外線發射出來，溫度越高，發射的紅外能量越強！紅外線測溫儀和紅外熱像儀就是根據這個特點來測量物體表面的溫度的，既然我們知道了紅外線測溫儀和紅外熱像儀是測量物體表面的溫度，那麼就會免不了被物體表面的光潔度所影響，實驗證明：物體表面越接近於鏡面（反射越強），其表面所發出的紅外能量衰減越厲害，所以我們就需要對不同物體的表面對紅外能量的衰減情況做出補償，也就是設置一個補償係數，這個補償係數就是發射率！
那麼發射率如何得來的呢？
有個很簡單的辦法：就是與標準的接觸式測溫儀進行比對。計算公式為：發射率=實測值\標準值，式中的實測值就是紅外線測溫儀或是紅外熱像儀測得的溫度，而標注值為接觸式測溫儀測得的溫度，由於任何物體都不可能完全沒有反射（黑體），所以往往這個修正係數都會小於1。
紅外熱成像的發展趨勢 紅外熱成像技術的優點多，應用廣，因而極具發展潛力。紅外焦平面陣列探測器有兩種類型：
一是製冷型焦平面陣列探測器;
二是非致冷焦平面陣列探測器
第二種非致冷焦平面陣列探測器的靈敏度低於製冷型焦平面陣列探測器，但其性能可以滿足大多數的軍事和幾乎所有的民用。因此，採用非致冷焦平面陣列探測器的紅外熱成像儀，能真正實現小型化、低價格，是未來小型低成本應用的主流，未來必將大量應用于智慧安防監控中，也是最具前途和市場潛力的發展方向
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