從紅外熱像儀開始 認識強大的紅外技術(shù)

李婷

幾年的新冠疫情讓大家對各種大小不一、形狀各異的測溫設(shè)備已十分熟悉（圖1），大家聽到最多的一句話就是：“來，我們測測體溫?！?/p>

不過，這里所提到的測體溫完全不同于過去。與將水銀體溫計夾在腋下的測溫方式相比，現(xiàn)在的體溫測量方式更“高級”了，只要從測溫儀前面走過，它們就能測出人們的體溫數(shù)值。這些測溫儀是如何測出體溫的呢？它們的工作原理是什么？下面就給大家做一個簡單介紹。

紅外測溫的原理

首先，我們要知道一個概念，就是任何溫度超過0K（-273.15℃）的物體都會發(fā)出熱輻射，這種熱輻射也被稱為電磁波，并且物體溫度越高，散發(fā)的熱輻射越強。這意味著，只要是地球上的物體，都會發(fā)出熱輻射。紅外測溫就是基于這一原理，它是通過捕獲人體發(fā)出的熱輻射，再依據(jù)熱輻射的強弱來顯示體溫的。紅外測溫儀的具體測溫流程：首先將捕捉到的被測物體的紅外輻射通過光學(xué)系統(tǒng)送到紅外探測器上，并由探測器將熱輻射轉(zhuǎn)換為電壓信號，之后經(jīng)過讀出電路的處理，將電壓信號轉(zhuǎn)換為溫度數(shù)值進行輸出。圖2展示了一幅紅外熱成像圖片。

從紅外測溫儀的工作原理和工作方式看，它具有測量速度快、非接觸等突出優(yōu)勢，這些優(yōu)勢使得紅外測溫儀在新冠疫情防控中發(fā)揮了巨大作用。

廣泛的應(yīng)用范圍

其實，紅外技術(shù)的應(yīng)用并不僅僅局限于測量體溫，它還有更多、更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。更令人想不到的是，紅外技術(shù)出現(xiàn)的時間遠比人們想象得早。

早在19世紀，紅外成像技術(shù)就已經(jīng)出現(xiàn)在大眾的視野中。當時的人們發(fā)現(xiàn)，利用紅外探測器進行天文星體的紅外輻射特性研究，不僅更方便，而且更有效。后來，紅外成像技術(shù)在軍事領(lǐng)域顯示出強大的應(yīng)用潛力，為此，各國投入了大量人力、物力發(fā)展紅外技術(shù)。此后，紅外成像技術(shù)發(fā)展得如火如荼，紅外成像、紅外跟蹤、紅外預(yù)警、紅外對抗、紅外制導(dǎo)等技術(shù)在軍事上得到廣泛應(yīng)用。在1970年以后，紅外技術(shù)逐步從軍事領(lǐng)域轉(zhuǎn)向民用領(lǐng)域。各種先進的紅外技術(shù)，比如紅外遙感、紅外測溫、紅外檢測、紅外安防、紅外防偽等在各行各業(yè)大顯身手。

強大的應(yīng)用技術(shù)

對于上面提到的這些專有名詞，普通人可能會感到些許陌生。接下來筆者會結(jié)合我們身邊的典型應(yīng)用事例，幫助大家更好地理解紅外技術(shù)的強大與神奇。

紅外遙感 該項技術(shù)利用紅外攝像機、紅外掃描儀等紅外裝置，探測較遠距離外的植被等地物的紅外輻射，然后通過分析其中的紅外特性差異來確定地物性質(zhì)、分布情況以及狀態(tài)等信息。紅外遙感技術(shù)應(yīng)用廣泛，其中我們比較熟悉的一種應(yīng)用就是檢測城市中的大氣污染情況。檢測時，先通過紅外遙感器采集城市的光譜信息，然后依據(jù)不同光譜的特性，通過計算機實時反演出城市主要污染物及其空間區(qū)域分布等情況。

紅外安防 在夜間或者惡劣天氣條件下，普通的可見光相機無法正常工作，觀測距離大幅縮短，如果采用人工照明的方式，很容易暴露目標；若采用微光夜視設(shè)備，依然需要外界光照明，此類設(shè)備在城市中尚可工作，但在野外工作時，因觀測距離大幅縮短，會導(dǎo)致設(shè)備觀測效果變差甚至不能正常工作。這時候，紅外安防設(shè)備便可以大顯身手了。

紅外熱像儀能夠?qū)⑽矬w發(fā)出的不可見紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷臒釄D像，熱圖像上的不同顏色代表被測物體的不同溫度。由于紅外熱像儀可以主動接收目標發(fā)出的紅外輻射，所以它是否可以正常工作，跟周圍的天氣狀況無關(guān)，加之紅外熱像儀具有較好的隱身效果，因而在夜間安全監(jiān)控、防火監(jiān)控等安防領(lǐng)域有著較廣泛的應(yīng)用。

以防火監(jiān)控為例。大面積的森林火災(zāi)往往是由不明顯的隱火引發(fā)的，現(xiàn)有的普通方法很難發(fā)現(xiàn)這種隱性火災(zāi)苗頭。而使用紅外熱像儀，可以快速、有效地發(fā)現(xiàn)這些隱火，準確判定火災(zāi)的地點和范圍，透過煙霧發(fā)現(xiàn)著火點，做到早知道、早預(yù)防、早撲滅。

紅外防偽 這種技術(shù)通常被應(yīng)用于制造防偽油墨。紅外防偽油墨通常是將一種或幾種吸收近紅外光的材料加入油墨中制成的，在實際使用時，只需采用防偽油墨在印品上繪出想要的信息即可。這些信息在可見光條件下沒有任何痕跡，但是可以通過紅外檢測儀器解碼。

上述紅外技術(shù)使測量精度、產(chǎn)品質(zhì)量、工作效率及自動化程度得到提高，極大地促進了相關(guān)行業(yè)的繁榮與發(fā)展。近年來，隨著“智能+”等新興技術(shù)的興起，紅外技術(shù)的發(fā)展空間也在進一步擴大，例如紅外技術(shù)已經(jīng)全面進入自動駕駛領(lǐng)域，憑借其全天候工作、不受極端環(huán)境條件影響等優(yōu)勢為駕駛?cè)说陌踩ｑ{護航。

可以想見，未來，紅外技術(shù)在人們生活中的應(yīng)用將日益廣泛，這固然是科技進步帶給我們的便捷，但也離不開一代又一代科學(xué)家的刻苦研究。