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      • 發布於 2024年4月10日
      • 最後修改 2024年4月10日
    • 1 分鐘

    熱像儀:全方位了解必備知識

    Thermal Imaging Cameras Banner

    熱像儀,又名紅外線熱像儀,是一種手持式電子裝置,配有集成的視覺顯示器,專門用於檢測熱能。

    熱像儀的關鍵組成部分是一個連接到特殊類型鏡頭的熱傳感器,然後通過改進,使其與標準的圖像捕獲技術協同工作,這使工程師能夠快速識別過熱的元件區域或建築檢查中潛在的熱能隔熱差異區域。

    可見光只佔構成電磁光譜的一小部分,而且是我們唯一能看到的部分。當熱像儀對準物體或區域時,熱檢測相機上的傳感器使用者可以查看通常看不見的紅外光譜,紅外光譜位於可見光和微波之間的波長上。

    現代紅外線(IR)相機通常將紅外光譜顯示為彩色地圖,儘管基於對細節捕獲的偏好,黑白顯示仍然是某些應用中的首選。在彩色熱成像顯示器上,較暖的元件或區域顯示為紅色、橙色和黃色,而較涼爽的部分通常顯示為紫色和藍色(綠色通常表示大約室溫的區域)。由於它們測量的是紅外輻射,而不是可見光,因此熱像儀也可用於識別非常黑暗或其他被遮蔽環境中的熱源。

     紅外線

    熱像儀是如何運作的?

    紅外、IR或熱像相機通過檢測和測量物體散發的紅外輻射(換句話說,它們的熱特徵)來工作。

    為了做到這一點,相機必須首先配備一個允許紅外頻率通過並將其聚焦在一個特殊的傳感器陣列上的鏡頭,這個傳感器陣列構建為一個像素網格,每個像素通過將其擊中的紅外波長轉換為電子信號來響應,然後將這些信號發送到相機主體內的處理器,處理器使用算法將它們轉換為不同溫度值的彩色地圖,這個地圖被發送到顯示屏上渲染。

    許多類型的熱像儀還將包括一種標準拍攝模式,該模式與可見光譜一起工作,就像任何其他點擊數字相機一樣,這樣一來,用戶在從鏡頭後面走出來後,可以輕鬆比較兩張相同的照片 - 一張是紅外線模式,一張是普通模式,這有助於快速識別特定的問題區域。

     熱像儀

    熱像儀的使用問題

    除了有關熱像儀的工作原理的常見問題,還有一些關於特定使用情境以及該技術在特定環境或應用中的有效性的常見問題。在這一部分,我們將仔細研究其中一些問題的答案以及背後的原因。

    為什麼熱像儀在晚上更有效?

    熱像儀通常在晚上更有效,但這與周圍環境是明亮還是昏暗無關。

    實際上,因為夜晚的環境溫度 - 更重要的是,除了太陽能之外,其他未加熱的物體和環境的核心溫度通常顯著低於日光時段,熱像傳感器能夠以更高對比度顯示溫暖的區域。

    即使在相對涼爽的日子裡,太陽的熱能也會逐漸被建築物、道路、植被、建築材料等吸收,而只要是白天,外面的環境充當一個熱源。對於熱像傳感器用來檢測和突出顯示的其他溫暖的物體,這些物體每增加一度的環境溫度,就變得不太明顯。

    大多數熱像儀在夜幕降臨後的幾個小時內出現這種情況,顯示溫暖的物體與其他熱源的對比會更加明顯,而不是在太陽下山後的剎那,即使在白天光線充足的時候,熱像儀的效果通常在早上比下午適用。

    熱像儀能夠透過玻璃拍攝嗎?

    您也許會驚訝,熱像儀通常無法透過玻璃拍攝。

    從物理學的角度來看,對這一問題的技術原因進行全面解釋可能有點復雜,但原則上是相當簡單的。實際上,玻璃可以使可見光透過,但對紅外波長卻起到類似鏡子的作用(這就是紅外線相機鏡頭通常由鍺或硒化鋅而不是玻璃製成的原因)。如果您將一台熱像儀對準一扇窗戶,屏幕上顯示的將不會是另一側的清晰熱像,而很可能是一團模糊不清的東西 - 也可能是您自己拿著相機的模糊倒影!

     熱像儀

    不過也不是絕對的規則;某些紅外線頻率可以通過玻璃,某些類型和配置的玻璃可能允許不同程度的紅外線頻率通過,例如汽車擋風玻璃通常比普通家用玻璃顯示更好。

    然而在大多數情況下,圖像主要被玻璃的「錯誤」一側的紅外線反射遮蔽並以不同程度的不透明度疊加,被視圖的對象至少缺乏顯著的細節和對比。

    總之,您不應該使用透過玻璃(或其他各種類型的高度反射表面)以熱像儀來進行測量。

    熱像儀能夠透過牆壁拍攝並識別物體的溫度嗎?

    不是的 - 但公平地說,它們也不會透過任何物體“看到”另一物體的內部結構。熱像儀會檢測其視線上的第一個物體的表面溫度;如果將其對準牆壁或其他固體表面,它將記錄該表面向外散發的熱量。

    由於大多數建築物都是經過精心設計和隔熱的,因此,外部熱成像通常對建築物內部和建築物外部的情況都不會顯示太多有用的信息。

    不過也有一些例外情況:例如,熱像儀可以用於檢測牆壁後面散發的極高熱量(例如房屋火災的情況),因為牆壁本身也會迅速變熱。

    同樣,一些熱像儀的靈敏度足夠高(高達±0.01攝氏度),可以識別站在足夠薄(而且很冷!)牆壁另一側的人散發的熱量,但前提是他們必須在一個地方站得足夠長,以便他們自己的體溫能夠部分通過牆壁的材料轉移。

    熱像儀可以用來抓漏嗎?

    熱像儀可以透過探測漏水區域的溫差來抓漏。原理如下:

    • 水的導熱性比空氣好,因此漏水區域的溫度通常會比周圍環境低。
    • 熱像儀可以將物體的紅外輻射轉換成可見光圖像,因此可以顯示漏水區域的溫差。

    具體的操作步驟如下:

    1. 將熱像儀設置為合適的模式和靈敏度。
    2. 掃描建築物的內外牆壁、天花板和地板。
    3. 尋找溫度較低的區域。

    如果發現溫度較低的區域,則可以進一步使用其他檢測手段,例如濕度計或超聲波檢測儀,來確認是否漏水。

    熱像儀的應用

    除了基本的工程應用之外,如今熱像儀已經成為熱成像相機最常用的應用之一。緊急服務部門是當今熱像儀的最常用者之一。以下是一些熱像儀在不同領域的應用:

     熱像儀

    無人機熱像儀

    熱成像技術通常應用於無人機(UAV)上,大大增強了在危險或難以觀察的條件下的一般情報能力。在業餘愛好者無人機中,熱成像對攝影師來說是一種很好的資產,而對於緊急應變單位、搜救隊和戰術軍事應用,無人機熱成像也是非常有用的。

    火災檢測熱像儀

    熱成像不僅有助於消防人員在能見度低的情況下尋找倖存者,例如灰塵、霧、灰和其他污染物影響了能見度的低溫條件下,熱成像還可以幫助檢測熱點,進一步發現潛在的著火點,或者指示還在燃燒的火災的存在,這些火災可能來自意想不到的地點(例如地下或隔牆內)。

    手機熱成像相機

    如今,蘋果iOS和安卓手機有大量熱像和紅外攝像頭應用程序。不過,它們基本上都只是模擬;獨立應用程序除了在您的手機相機上添加一個花哨的濾鏡,有效模擬熱檢測成像的整體外觀之外,並沒有其他實際功能。

    要在智能手機上真正體驗熱成像,您需要購買一個可以連接到手機並與專用硬件應用程序配合使用的輔助熱成像相機設備。

    野生動物熱成像

    熱成像技術廣泛應用於野生動物攝影、動物追蹤和環境監測。配備智能傳感器的紅外相機可以安裝在自然棲息地中,無人值守地自動觸發,當夜間或其他難以發現的野生動物出現時。

    這使得對某些地區的物種和行為進行更全面的監測比以前任何時候都更加容易。

    此外,愛好者觀察者和追踪者經常依賴於熱成像來幫助在能見度較差的情況下定位溫血動物,以避開視覺偽裝條件,或者在狩獵或開發區域中保持對非目標物的警覺,這些動物可能因此而受到傷害。

    海洋熱像儀

    在夜間、霧中或惡劣天氣航行時,熱成像技術對於碰撞檢測系統的提升至關重要。

    如前所述,即使使用最先進的技術,水下熱成像本身在實際應用中也有相當大的局限性,如今在各種尺寸的海洋船舶上,通常可以找到采用船級制造並安裝在多個位置的熱成像相機。

    熱成像安全攝像機

    現今幾乎所有企業都會使用各種形式的安全攝像頭技術。近年來,使用熱成像監視設備來實現最佳的安全防護、識別和投資回報已經成為越來越標準的做法。

    熱成像安全攝像頭在光線暗、能見度差的區域表現非常好,而且可以剝離掉許多視覺偽裝 - 例如緊密的葉子 - 通常在辦公室和倉庫附近。此外,熱成像閉路電視攝像頭通常與智能傳感器和高級分析技術捆綁在一起,有助於減少虛擬警報的數量。基於熱檢測的系統通常比標準閉路電視監視系統更便宜,後者需要安裝在視線的每個可用位置才能發揮作用,而且通常需要額外的昂貴照明設備才能提供基本功能。

    夜視攝像頭

    儘管熱成像紅外攝像頭和標準的“夜視”儀都可以用於增強光線暗或其他條件下的可視性,但它們實際上是兩種依賴不同技術的產品。

    夜視攝像頭在適當的條件下通常提供更自然的圖像,但在透過薄霧、煙霧、灰塵或迷彩遮蔽的目標時,其效果明顯低於熱成像。夜視攝像頭在完全黑暗的環境中也無法像熱成像那樣在人眼無法看到的情況下提供更好的可見性。

    許多夜視攝像頭因此配備有額外的紅外照明功能,以提供更大的波長範圍的可放大電磁信號,從而在非常昏暗的條件下幫助傳感器。這種照明對於肉眼是不可見的,但對使用夜視的其他人來說卻很容易被檢測到;這在許多應用中並不是問題,但在許多軍事或監視用途中卻遠非理想。

    熱成像攝像頭

    許多熱像儀都是專門為工業用途而認證的,市場上有各種不同的配置和製造標準可供選擇,以適應一系列特別具有挑戰性的應用和環境。

    例如,有些熱像儀經過認證,可在受爆炸性氣體影響的區域(例如石化工業)使用;有些熱像儀適用於礦山等地下應用;有些適用於生產酒精和穀物處理等行業空氣中含塵量極高的區域。

    如果您可能需要有關工業紅外攝像頭使用的特定認證,請與供應商聯繫,並諮詢製造指南,以確認是否符合所有相關標準 - 例如ATEX和IECEx認證,以確認產品可以安全在爆炸性氣體環境中使用。

    總結

    由於市場上提供了如此多種不同的熱成像相機,每種相機的設計和靈敏度都各不相同,因此在選擇特定的產品或配件之前,您應該確切地知道自己需要什麼。影響您的理想購買的關鍵因素包括:

    • 價格
    • 品牌
    • 認證
    • 尺寸和重量
    • 人體工程學和設計
    • 圖像分辨率
    • 熱量範圍
    • 鏡頭可換性
    • 校準

    如果您想獲取有關任何特定熱檢測產品的更多信息,或者需要進一步了解有關熱像儀的建議和幫助,請隨時通過電話、電子郵件或網絡即時聊天聯繫我們的專家支持團隊。以下是一些最受歡迎的品牌。按一下連結查看完整產品系列: