紅外熱成像儀最早是因?yàn)檐娛履康亩靡蚤_(kāi)發(fā)，用于提升部隊(duì)夜間作戰(zhàn)能力，近年來(lái)該技術(shù)迅速向民用工業(yè)領(lǐng)域擴(kuò)展。隨著技術(shù)的逐漸成熟及成本的下降，特別是非制冷紅外探測(cè)器的出現(xiàn)，使得紅外產(chǎn)品不斷擴(kuò)大民用市場(chǎng)。隨著資金積累，在近幾年國(guó)內(nèi)廠家自行研發(fā)探測(cè)器芯片，并實(shí)現(xiàn)探測(cè)器國(guó)產(chǎn)化。

　　■ 文/顧小琰

　　紅外線是一種電磁波，具有與無(wú)線電波及可見(jiàn)光一樣的本質(zhì)，紅外線的發(fā)現(xiàn)是人類對(duì)自然認(rèn)識(shí)的一次飛躍，對(duì)研究、利用和發(fā)展紅外技術(shù)領(lǐng)域開(kāi)辟了一條全新的廣闊道路。

　　什么是紅外?

　　任何溫度高于絕對(duì)零度(-273℃)的物體均會(huì)發(fā)出紅外輻射，即紅外輻射，其輻射強(qiáng)度與物體的溫度有關(guān)。

　　紅外熱成像儀即是利用紅外探測(cè)器和光學(xué)成像物鏡接受被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測(cè)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布場(chǎng)相對(duì)應(yīng)。通俗地講紅外熱成像儀就是將物體發(fā)出的不可見(jiàn)紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)的熱圖像。熱圖像的上面的不同顏色代表被測(cè)物體的不同溫度，是唯一一種可以將熱信息瞬間可視化，并加以驗(yàn)證的診斷技術(shù)。

　　紅外熱成像技術(shù)通過(guò)探測(cè)物體本身發(fā)出的紅外輻射，將景物的溫度分布形成視頻圖像，具有夜視和無(wú)接觸測(cè)溫成像等應(yīng)用。相比于其他夜視裝置，紅外熱像儀具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)：

　　可實(shí)時(shí)顯示探測(cè)范圍內(nèi)各點(diǎn)溫度，追蹤溫度異常并進(jìn)行故障診斷和自動(dòng)報(bào)警：

　　不同于其他夜視技術(shù)，無(wú)需任何形式的照明，在全黑情況下可清晰成像：

　　不受可見(jiàn)光干擾：

　　可穿透霧霾，可見(jiàn)度高。

　　發(fā)展歷程

　　1672年，人們發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)光(白光)是由各種顏色的光復(fù)合而成，同時(shí)，牛頓做出了單色光在性質(zhì)上比白色光更簡(jiǎn)單的著名結(jié)論，使用分光棱鏡就把太陽(yáng)光(白光)分解為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等各色單色光。

　　1800年，英國(guó)物理學(xué)家F. W. 赫胥爾從熱的觀點(diǎn)來(lái)研究各種色光時(shí)，發(fā)現(xiàn)了紅外線。他在研究各種色光的熱量時(shí)，有意地把暗室的唯一的窗戶用暗板堵住，并在板上開(kāi)了一個(gè)矩形孔，孔內(nèi)裝一個(gè)分光棱鏡。當(dāng)太陽(yáng)光通過(guò)棱鏡時(shí)，便被分解為彩色光帶，并用溫度計(jì)去測(cè)量光帶中不同顏色所含的熱量。為了與環(huán)境溫度進(jìn)行比較，赫胥爾用在彩色光帶附近放幾支作為比較用的溫度計(jì)來(lái)測(cè)定周圍環(huán)境溫度。試驗(yàn)中，他偶然發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇怪的現(xiàn)象：放在光帶紅光外的一支溫度計(jì)，比室內(nèi)其他溫度的批示數(shù)值高。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，這個(gè)所謂熱量最多的高溫區(qū)，總是位于光帶最邊緣處紅光的外面。于是他宣布太陽(yáng)發(fā)出的輻射中除可見(jiàn)光線外，還有一種人眼看不見(jiàn)的“熱線”，這種看不見(jiàn)的“熱線”位于紅色光外側(cè)，叫做紅外線。

　　應(yīng)用領(lǐng)域

　　電力行業(yè)是目前我國(guó)民用熱像儀應(yīng)用較多的行業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，35%的工業(yè)火災(zāi)由電氣引起，每年全球的損失高達(dá)三千億美金，熱像儀的使用可大大降低經(jīng)濟(jì)損失。區(qū)別于無(wú)接觸單點(diǎn)測(cè)溫，熱像儀每幅圖像包含幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)個(gè)點(diǎn)的溫度信息，能早期發(fā)現(xiàn)隱患，大大提高供電設(shè)備運(yùn)行的可靠性，是最成熟、最有效的電力在線檢測(cè)手段。此外，熱像儀還被廣泛用于消防、安防、石油化工、冶金、人體測(cè)溫(SARS和各種新型流感)、醫(yī)療、夜視等行業(yè)，具有100億美元以上的市場(chǎng)規(guī)模。

　　“平安城市”是近年來(lái)人們關(guān)注的熱點(diǎn)話題，如何讓我們生活的場(chǎng)所更加安全，如何構(gòu)建一個(gè)強(qiáng)大的安防網(wǎng)路來(lái)保證整個(gè)城市的安全，運(yùn)用科學(xué)、先進(jìn)的技防手段是最為行之有效的。在這種前提下，城市安防應(yīng)急系統(tǒng)的建設(shè)將顯得愈發(fā)重要。“平安城市”利用綜合管理信息公共服務(wù)平臺(tái)，包括城市內(nèi)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)字化城市管理系統(tǒng)、道路交通等多個(gè)系統(tǒng)，利用市區(qū)級(jí)數(shù)據(jù)交換平臺(tái)實(shí)現(xiàn)資源共享。系統(tǒng)前端數(shù)據(jù)可通過(guò)紅外熱像儀視頻監(jiān)控系統(tǒng)采集并傳輸?shù)绞?、區(qū)監(jiān)督指揮調(diào)度中心，最大限度地利用紅外熱像儀的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)配以可見(jiàn)光視頻監(jiān)控，確保在多種氣候條件下的晝夜全方位工作，給城市安全提供有力的保障。主要應(yīng)用如下：

　　防火監(jiān)控

　　由于紅外熱像儀是反映物體表面溫度而成像的設(shè)備，因此除了夜間可以作為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控使用外，還可以作為有效防火報(bào)警設(shè)備。在大面積的森林中，火災(zāi)往往是由不明顯的隱火引發(fā)的，這是毀滅性火災(zāi)的根源，用現(xiàn)有的普通方法，很難發(fā)現(xiàn)這種隱性火災(zāi)苗頭。而應(yīng)用紅外熱像儀可以快速有效地發(fā)現(xiàn)這些隱火，并且可以準(zhǔn)確判定火災(zāi)的地點(diǎn)和范圍，透過(guò)煙霧發(fā)現(xiàn)著火點(diǎn)，做到早知道、早預(yù)防、早撲滅。

　　偽裝及隱蔽目標(biāo)的識(shí)別

　　普通的偽裝是以防可見(jiàn)光觀測(cè)為主。一般犯罪分子作案通常隱蔽在草叢及樹(shù)林中，這時(shí)如果采用可見(jiàn)光的觀察方式，由于野外環(huán)境的惡劣及人的視覺(jué)錯(cuò)覺(jué)，不易發(fā)覺(jué)。紅外熱成像裝置是被動(dòng)接受目標(biāo)自身的熱輻射，人體和車輛的溫度及紅外輻射一般都遠(yuǎn)大于草木的溫度及紅外輻射，不易偽裝，也不容易產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷。另外，一般人員也不了解避開(kāi)紅外監(jiān)視的方法。因此紅外熱成像裝置在識(shí)別偽裝及隱蔽目標(biāo)這方面的效果明顯。

　　夜間以及惡劣氣候條件下的道路監(jiān)控

　　近來(lái)，我國(guó)各地頻發(fā)霧霾天氣，給交通出行帶來(lái)了極大的影響，由于嚴(yán)重霧霾而導(dǎo)致高速公路封閉、航班延誤甚至取消。這種情況下，傳統(tǒng)的可見(jiàn)光安防系統(tǒng)基本無(wú)法使用。但紅外熱像監(jiān)控系統(tǒng)卻不受霧霾影響?？梢?jiàn)光相機(jī)的能見(jiàn)度僅200米左右，而由于長(zhǎng)波紅外線的波長(zhǎng)在8～14um，可輕易穿透2.5um顆粒的霧霾，能見(jiàn)度不受任何影響，可看到數(shù)公里之外的大樓。

　　重點(diǎn)部門(mén)、建筑、倉(cāng)庫(kù)的保安、防火監(jiān)控

　　由于紅外熱成像設(shè)備是反映物體溫度而成像的設(shè)備，因此在夜間可以作為重點(diǎn)部門(mén)、建筑、倉(cāng)庫(kù)、小區(qū)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控使用，并且由于該種設(shè)備是一種成像設(shè)備，因此工作可靠，可以大幅減少虛警率。

　　交通安全保障

　　近年來(lái)，我國(guó)機(jī)動(dòng)車和駕駛?cè)搜杆僭鲩L(zhǎng)，近五年機(jī)動(dòng)車年均增量1500多萬(wàn)輛，駕駛?cè)四昃隽?000多萬(wàn)人。截至2014年底，全國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)2.64億輛，其中汽車1.54億輛;機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)送黄?億人，其中汽車駕駛?cè)顺^(guò)2.46億人。汽車保有量繼續(xù)呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，2014年新注冊(cè)登記的汽車達(dá)2188萬(wàn)輛，保有量?jī)粼?707萬(wàn)輛，均為歷史最高水平。我國(guó)人口眾多，路況復(fù)雜，而汽車使用量持續(xù)增加，安全行駛成為急需解決的問(wèn)題。因此，提高對(duì)行人、自行車行駛者，以及動(dòng)物的能見(jiàn)度是首要問(wèn)題，裝有紅外熱像儀的汽車或船舶，就可以避免在夜間或惡劣環(huán)境下的交通事故。

　　紅外熱成像在機(jī)場(chǎng)的應(yīng)用

　　隨著航空事業(yè)的不斷發(fā)展，各地都在興建、擴(kuò)建機(jī)場(chǎng)，飛機(jī)出行已成為中國(guó)百姓商務(wù)旅行首選，飛機(jī)高效、快捷的運(yùn)輸手段在帶來(lái)方便的同時(shí)也成為治安事件及恐怖襲擊的重點(diǎn)區(qū)域，因此機(jī)場(chǎng)的安全防范建設(shè)歷來(lái)是中國(guó)乃至世界關(guān)注的熱點(diǎn)。且由于機(jī)場(chǎng)占地面積非常龐大，監(jiān)控布置是非常艱巨的任務(wù)，面對(duì)非法入侵甚至恐怖襲擊，確保所有乘客的安全對(duì)商業(yè)航空公司和都是非常重要的事情。當(dāng)然不只是乘客，機(jī)場(chǎng)工作人員和價(jià)格昂貴的儀器設(shè)備都需要保護(hù)。紅外熱成像儀能在機(jī)場(chǎng)夜間監(jiān)控起到非常大的作用，機(jī)場(chǎng)將變得更加安全。

　　紅外熱像儀在檢驗(yàn)檢疫體溫監(jiān)控的應(yīng)用

　　近年來(lái)，隨著SARS、禽流感等傳染病疫情的流行和肆虐，傳統(tǒng)的檢驗(yàn)檢疫工作面臨越來(lái)越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為確保新形勢(shì)下出入境旅客的安全順暢通關(guān)，發(fā)揚(yáng)與時(shí)俱進(jìn)的精神，需采用創(chuàng)新思維、創(chuàng)新手段，建立和改造一套技術(shù)先進(jìn)、自動(dòng)化程度高的紅外體溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，有效提高口岸出入境人員的傳染病檢測(cè)能力，樹(shù)立檢驗(yàn)檢疫的良好社會(huì)形象。

　　未來(lái)發(fā)展

　　目前紅外熱像市場(chǎng)實(shí)際年需求與潛在需求存在較大的差異，造成這種差異的主要原因是：其一，紅外熱像儀中的核心部件——探測(cè)器的成品率不高，從而造成探測(cè)器乃至紅外熱像儀的成本和售價(jià)居高不下，影響了紅外熱像儀市場(chǎng)潛在需求的開(kāi)發(fā);其二，目前紅外熱像儀應(yīng)用最多的行業(yè)是軍事、電力、消防等行業(yè)，紅外熱像儀在更多領(lǐng)域應(yīng)用的推廣需要一個(gè)過(guò)程。

　　紅外熱像儀已逐漸廣泛應(yīng)用于安全防范(反恐)系統(tǒng)，成為安全監(jiān)控系統(tǒng)中不可缺少的一部分。同時(shí)，安防監(jiān)控行業(yè)的發(fā)展十分迅速，要想獲得更好的發(fā)展水平，必須創(chuàng)新出更好的產(chǎn)品和功能。隨著視頻監(jiān)控正朝數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展，聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控成為監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)基本特性，對(duì)監(jiān)控行業(yè)的關(guān)注也由前幾年的DVR與NVR問(wèn)題之爭(zhēng)等轉(zhuǎn)向系統(tǒng)管理平臺(tái)，用戶的關(guān)注點(diǎn)正在由簡(jiǎn)單的產(chǎn)品組合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的應(yīng)用、管理和增值等。新型的紅外熱成像監(jiān)控技術(shù)正符合這些特征，在安防領(lǐng)域的普及應(yīng)是必然趨勢(shì)。

　　(本文作者現(xiàn)任上海巨哥電子科技有限公司市場(chǎng)經(jīng)理)