2020開始,一場新冠肺炎席卷全球。從國內來看,全國上下都積極采取防控措施,在小區門口、商場入口、車站入口等人流密集區域。
對于傳統的測溫來說常常為人詬病:人體接觸距離過近容易交叉感染、需要人工手動操作耗時長效率低、投入大量人力物力防疫成本偏高等,這讓紅外熱成像儀這個行業興起,不少人對紅外熱成像的認知有所提高,但并不透徹。但是紅外熱成像儀的市場發展前景還好嗎?
要討論這個問題,我們還得從紅外熱成像儀成像的原理、發展、應用逐一分析。
紅外熱成像儀成像技術是一種被動紅外夜視技術,其原理是基于自然界中一切溫度高于絕對零度(-273℃)的物體在每時每刻都輻射出紅外線,同時這種紅外線輻射都載有物體的特征信息,這就為利用紅外技術判別各種被測目標的溫度高低和熱分布場提供了客觀的基礎。
物體表面溫度如果超過絕對零度即會輻射出電磁波,隨著溫度變化,電磁波的輻射強度與波長分布特性也隨之改變,波長介于0.75μm到1000μm間的電磁波稱為“紅外線”,而人類視覺可見的“可見光”介于0.4μm到0.75μm。
利用這一特性,通過光電紅外探測器將物體發熱部位輻射的功率信號轉換成電信號后,成像裝置就可以一一對應地模擬出物體表面溫度的空間分布,最后經系統處理,形成熱圖像視頻信號,傳至顯示屏幕上,就得到與物體表面熱分布相對應的熱像圖,即紅外熱圖像。
熱成像系統通過探測目標物體的紅外輻射,并經過光電轉換、電信號處理等手段,經過放大和視頻處理,將目標物體的溫度分布圖像轉換成視頻圖像,從而使人眼的視覺范圍擴展到不可見的紅外區。其核心器件和技術主要為:焦平面探測器、后續處理電路、圖像處理軟件等。
紅外熱成像儀成像技術最早是應用在軍事領域,例如夜間觀測、導彈制導等。在電影《鐵血戰士》里,施瓦辛格跳進水里將自己的溫度和周圍保持一致,試圖遮蔽自己的紅外信號源,避免熱成像儀的偵查。在諸多諜戰大片中,紅外熱成像儀頻頻嶄露頭角,其在軍事領域的應用已經非常廣泛。
上世紀90年代到今天,也就是紅外熱成像儀成像技術真正實現民用的階段,美國FSI公司首先研制出軍用轉民用的紅外熱成像設備,利用紅外焦平面陣列探測器(集成大量敏感元)取代了復雜的光學元件和光機掃描結構,重量小于2kg,便攜性大大提高。
近幾年來,中國的紅外成像技術得到突飛猛進的發展,與西方的差距正在逐步縮小,有些設備的先進性也可同西方同步。如目前己能生產面積小于30μm2的1000×1000像素的探測器陣列,由于采用了基于銻化銦的新器件,目前己達到了分辨率小干0.01℃的溫差,使對目標的識別達到更高的水平。
一場疫情讓我們看到了國內紅外技術應用逐漸成熟,相對于2003年的非典時期紅外熱像儀的核心元件還要靠進口,在此次疫情中,國內已經基本實現自給自足,應用紅外測溫技術,為篩查人流、疫情防控做出了巨大貢獻。
目前,紅外熱成像儀成像技術已經得到廣泛的應用,主要分為軍用與民用兩大類,軍/民比例大致7:3。
近年來,紅外熱像儀在我國軍事領域的應用主要包括單兵、坦克裝甲車輛、艦船、軍機和紅外制導武器在內的紅外裝備市場。可以說,國內軍用紅外熱像儀市場正快速發展,屬于朝陽行業,市場容量巨大,未來市場空間巨大。
大部分工業制造過程或設備都有其獨特的溫度場分布,反映其運行狀態。除了可以將溫度場轉換為直觀的圖像外,結合智能算法和大數據分析,紅外熱成像儀也可以為工業4.0時代提供新的解決方案,應用到電力、冶金、鐵路、石化、電子、醫療、消防、新能源等多個行業
·電力檢測
目前電力行業是我國民用紅外熱像儀應用最多的行業,作為最成熟、最有效的電力在線檢測手段,紅外熱像儀可以大大提高供電設備運行可靠性。
·機場安檢
機場是比較典型的場所,在白天用可見光相機很容易監視和跟蹤目標,但在夜間,可見光相機存在一定的局限性。機場環境復雜,夜晚對于可見光成像效果有較大的干擾。圖像效果不佳可能導致一些警報時間被忽略,而采用紅外熱成像儀攝像機可輕松解決該問題。
·工業排放監測
紅外熱成像儀成像技術幾乎可用于所有工業制造過程控制,尤其是在煙霧環節下生產過程的監控、溫控,借助該技術可有效保證產品的質量和生產流程。
·森林防火
每年火災造成的直接財產損失巨大,因此對一些重要場所,如森林、園林等進行防火監控是非常迫切的需求。根據不同場景的總體結構及特點,在這些易于產生火災的關鍵位置設置熱成像監控點,全天候、全方位監控記錄主要場所的實時情況,便于火情的及時發現和有效控制。
由于該技術不隨周圍光照條件的變化而變化,所以可以在白天黑夜,甚至大霧,下雨等惡劣環境下提供視頻圖像,它應用市場廣闊,各行各業都能將其轉軍為民,達到降本增效、預防風險等功能。
本次疫情更是將紅外測溫的創新型應用發揮的淋漓盡致,紅外熱成像,固定式測溫范圍廣,尤其是對臉部的溫度成像、安檢門集成紅外測溫模塊,達到了測溫安檢的雙重目的、無人機增加了紅外線測溫設備、熱成像測溫技術與智能頭盔相結合等等,也逐漸顯現出紅外熱成像測溫儀朝著智能化快速發展,不再是一個獨立的產品存在,而是與5G、物聯網、AI、大數據等技術相結合,相信在疫情、新基建政策多重外力加持下,紅外熱成像儀的使用在未來將會更加普遍,種類更多樣化,而不會是一陣兒風。
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