红外成像系统

红外技术是一门研究红外辐射的产生、传播、转化、测量及其应用的技术科学。任何物体的红外辐射包括介于可见光与微波之间的电磁波段。通常人们又把红外辐射称为红外光、红外线。实际上其波段是指其波长约在0.75μm到1000μm的电磁波。通常人们将其划分为近、中、远红外三部分。近红外指波长为0.75-0.3μm；中红外指波长为3.0-20μm；远红外则指波长为20-1000μm。由于大气对红外辐射的吸收，只留下三个重要的“窗口”区，即1-3μm、3-5μm和8-13μm可让红外辐射通过。
红外成像的基本原理如下图所示：

                          红外探测器的分类
    红外探测器是红外技术的核心，它是利用红外辐射与物质相互作用所呈现出来的物理效应来探测红外辐射的传感器，多数情况下是利用这种相互最用所呈现出的电学效应。红外探测器主要分为光子探测器和热敏感探测器两大类型。其中，光子探测器按原理啊可分为光电导探测器、光伏探测器、光电磁探测器和量子阱探测器。光子探测器的材料有PbS,PbSe,InSb,HgCdTe(MCT),GaAs/InGaAs等，其中HgCdTe和InSb斗需要在低温下才能工作。光子探测器按其工作温度又可分为制冷型（低温）红外探测器和非制冷（室温）型红外探测器，制冷光子探测器常使用于优质热成像等性能要求较高的场合。
红外探测器的发展
    总的来说，红外技术的法杖历史就是红外探测器的不断更新的历史。从1800年，F.W.赫歇尔发现红外辐射时使用的水银温度计，到19世纪30年代，首次出现红外光谱仪。从40年代初，以PbS红外探测器为代表的光电型红外探测器的问世；到50年代，扳道器物理学的驯熟发展对光电型红外探测器的新的推动；再到60年代初期，对于1-3μm、3-5μm和8-13μm三个重要的大气窗口都有了性能优良的红外探测器；直到60世纪中叶，8-12μm Hg1-x Cdx Te已发展到实用化水平，最后到二十世纪末，出现了非制冷热成像技术，红外技术的每一次攻坚，都是红外探测器的一次变革。
红外技术的应用
    红外技术的应用很广，下面简单介绍一下红外技术在军事、冶金、铁路、煤矿和消防领域的应用。随着红外技术的日趋成熟，实用化的红外器件将会越来越多的应用到生活和生产的方方面面，像动物医疗、城市安全、食品封装等等，应用范围之广也不是一下子就能罗列出来的。
1. 军事
红外技术的持续发展与其在军事领域的实际意义是紧密相连的。热成像系统在军事上的应用主要包括：火控观瞄、防空返到、精确制导和侦察监视。
2. 冶金
  在冶金行业内，红外技术也得到了广泛的应用。对于冶金工业，特别是钢铁行业，红外诊断检测的应用范围包括：窑炉装料面测定；各种窑炉、铁水包、钢水包内衬的缺陷诊断和厚度估算；冷却壁损坏诊断、炉瘤诊断、工艺参数的控制与检测、热损耗估算等。诊断的主要手段就是红外热像仪的使用。
3. 铁路
   在铁路方面，为了保障铁路列车的安全运行，实时检测运行车辆轴温、探测热轴，很多情况下需要引进红外热轴探测术已经更新到第三代，三代机还需要在实践中不断改进，而二代机已经成为目前最主要的红外轴温探测设备，其性能可靠稳定，完全适应我国车型复杂、使用环境恶劣的实际情况。
4. 煤矿
   煤矿业力，煤矿开采坏境的恶劣是众所周知的，煤矿事故时有发生。一次，对煤矿作业现场的检测就显得极其重要。红外测量仪能够根据松动岩石和岩石母体之间形成的空气隔离带产生的温差，通过逐点扫描，及时探测出温度的变化，从而将事故防范于未然。另一方面，很多中、下型矿井，主要依靠爆炸采煤，红外测温仪可根据爆点热能减少瞎炮的几率。红外测温仪还可以检测皮带机轴承温度，预防皮带机过负荷着火；检测煤壁温度，判断煤层的着火点；带电检测各类电气设备的热故障。总而言之，红外测温仪对煤矿安全生产有着极其重要的意义。
5. 消防抢险
    随着红外技术的发展，热成像技术在消防抢险中也逐步推广和应用。在大片森林中，机载热成像仪可以发现不明显的隐火，防止火灾的发生；同时，机载热成像仪还能探测出未息的营火和冒烟的余烬，以防止复燃