上帝说要有光,于是就有了光;人类说要把物体的温度可视化,于是就有了红外热成像技术。上图和温度可视化有共同点,都是根据温度用不同的颜色代替。
所谓的红外热成像技术,或许可以这么理解。它需要具备两个因素,即红外和热差,基于这两个因素才能最终形成图像。据了解,所有高于绝对零度(-273)的物体都会发出红外辐射,而由于物体不同部位的温度不同,会向外辐射出不同能量的红外线,然后利用特殊的电子装置将物体表面的温度分布转换成人眼可见的图像,用不同的颜色显示物体表面的温度分布。如果我们把这个过程看作流水线作业,整个过程大致如下:
红外热像仪由红外探测器、光学成像物镜、光学扫描系统等组成。每个部件都有不同的分工,都是这条流水线上不可或缺的角色。
红外热成像技术的应用现状
过去,由于成本高,红外热成像技术在其应用领域有很大的局限性,主要应用于军事领域。虽然红外热成像技术在20世纪60年代就开始应用于工业和民用领域。
目前红外热成像技术已经得到了广泛的应用,主要分为军用和民用两大类,军用和民用的比例约为7:3。除了业内相关人士,这项技术对于大多数人来说还是一项极其陌生的技术。
近期,随着新型肺炎在中国乃至全球的传播,逐渐进入大众视野,被大众所熟知。
对于一项技术来说,无论它有多炫酷,我们最关心的是这项技术的实际应用。就我国而言,虽然红外热成像技术在我国发展很快,但由于基础薄弱,无论在军用还是民用领域都处于追赶其他国家的阶段。
接下来我们将详细介绍红外热成像技术的应用和发展:
军事领域
红外热像仪最早用于军事领域,具有很高的应用价值。由于红外热成像技术具有隐蔽性好、抗干扰性强、目标识别能力强、全天候工作等特点,在军事领域主要用于昼夜观测和热目标探测,在武器装备中也有广泛应用。
据Maxtech International预测,2023年全球军用红外市场规模将达到107.95亿美元。另一组数据显示,在全球军用红外热像仪系统市场中,北美占50%,欧洲占18%,亚洲目前占12%。
近年来,红外热像仪在我国军事领域的应用主要包括单兵、坦克装甲车辆、舰船、军用飞机和红外制导武器在内的红外装备市场。可以说,国内军用红外热像仪市场发展迅速,属于朝阳产业,市场容量巨大,未来市场空间巨大。
民用领域
随着红外成像技术的发展和成熟,红外成像产品的成本和价格不断下降,各种适合民用的低成本红外成像设备出现,在国民经济的各个领域得到更加广泛的应用,发挥着越来越重要的作用。根据Maxtech International的预测,2023年全球民用红外市场将达到74.65亿美元。
即使民用领域的增长速度远快于军用领域,但红外热成像技术在民用领域的很多行业应用并不广泛,未来发展前景非常乐观,值得红外热像仪行业高度重视。
让我们从各个细分行业或者实际应用场景来观察这项技术在民用领域的应用:
建筑行业:
目前国内建筑企业很多,但红外热像仪普及率极高。如果未来每个建筑企业都配备一台红外热像仪,不仅可以促进红外热像仪的市场需求,还可以大大提高建筑企业的工作效率,降低成本。
医疗行业:
热像仪能准确显示和记录人体的温度分布,有助于病理分析。如今,医用热像仪已经成为诊断浅表肿瘤、血管疾病和皮肤疾病的有效工具。
电力行业:
目前,电力行业是我国应用最广泛的行业。红外热像仪作为最成熟、最有效的电力在线检测手段,可以大大提高供电设备的运行可靠性。
石化行业:
实用的热像仪可以检测产品输送、腐蚀、开裂、变薄、堵塞、管道泄漏、耐火保温材料和各种反应器等信息,可以快速准确地获得设备和材料表面的二维温度分布,从而降低石化生产中的潜在危险。
机场安检:
机场是一个典型的场所,白天用可见光相机很容易监视和跟踪目标,但是到了晚上,可见光相机有一定的局限性。机场环境复杂,对夜间可见光成像效果干扰较大。图像效果不好可能会造成一些报警时间被忽略,红外热成像相机可以很容易的解决这个问题。
森林防火:
每年,火灾造成的直接财产损失是巨大的,因此对一些重要场所,如森林、园林等进行火灾监测是非常迫切的。根据不同现场的整体结构和特点,在这些易发生火灾的关键部位设置热成像监控点,全天候、全方位监控记录主要场所的实时情况,便于及时发现和有效控制火灾。
端口通道:
在内河航道的应用中,经常需要对船舶流量进行统计,而传统的手段无法实现高精度的统计,只能测出50%-70%。热成像使得这种应用成为可能,可以借助热成像确定舰船的位置、速度、数量等信息,甚至实现入侵检测。
边防申请:
边防是一件非常困难的事情。如果人们巡逻,用望远镜观测,由于可见光波的长短,观测效果往往很差,造成漏检、错检、漏查的现象。红外热像仪可以探测到波长较短的红外线,因此可以远距离观测,即使在恶劣的天气条件下也仍然可以实现高效率。
工业监控:
红外热成像技术可以用于几乎所有的工业制造过程控制,尤其是在烟雾环节下的生产过程监控和温度控制。有了这项技术,产品质量和生产过程可以得到有效的保证。
辅助驾驶:
红外热像仪安装在汽车、轮船、飞机等交通工具上。并通过红外显示红外热像,为驾驶员提供前方道路的辅助观察信息。车载热像仪将是未来不可忽视的民用市场。
个人消费:
消费级热像仪广泛应用于户外探险、户外科研等活动。目前已有厂商开发出手机用的外挂成像仪,可用于日常测温和个人娱乐。
洁玉
存在于红色光谱之外,肉眼不可见的红外线,早已悄然照进现实,从军事领域走向民用领域。新型肺炎的爆发,让红外热成像技术进一步进入普通大众的视野。但防疫战只是红外热成像技术实战的第一波,之后在“AIoT新基础设施”的浪潮下才真正进入下半场。
在近日各省推出的总投资约48万亿元的庞大投资计划中,今年的基建投资将更侧重于补短板。特别是疫情过后,以5G、人工智能、AIoT、工业互联网、物联网为代表的“新基础设施”将加速发展,在远程医疗、移动医疗终端、智能制造、冷链物流、智能轨道交通、车联网等方面的潜力将担当编辑;基线
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