目前，新型热成像仪主要采用非制冷焦平面阵列技术，集成数万甚至数十万个信号放大器，将芯片放置在光学系统的焦平面上，并在没有光机扫描系统的情况下获得目标的全景图像，从而大大提高了灵敏度和热分辨率，进一步提高了目标的探测范围和识别能力。

1991年海湾战争成为展示高科技武器先进技术的平台。在这些新技术中，红外热成像技术是最辉煌的高新技术之一。红外热成像技术。它是利用各种探测器接收物体发出的红外辐射，然后对光电信息进行处理，最后以数字、信号、图像等形式显示出来，对各种物体进行探测、观测和研究的综合技术，涉及光学系统设计、器件物理、光学系统设计、光学系统设计、光学系统设计、光学系统设计、光学系统设计、光学系统设计、光学系统设计、光学系统设计、光学系统设计、光学系统设计等，材料制备、微加工、信号处理与显示、包装与组装等，以及在黑暗或密云中探测对方目标、探测伪装目标和高速运动目标等军事应用，该技术还可广泛应用于工业、农业、医疗、消防、考古、交通、地质、公安侦察等民用领域，如果该技术广泛应用于民用领域，智能监控是计算机视觉和模式识别技术在视频监控领域的应用。它可以对视频图像中的物体进行自动监控、识别、跟踪和分析。国外智能视频监控技术的发展动力来自于对特殊监控场所的监控需求。“9·11”事件后，出于反恐、国家安全、社会稳定等方面的需要，智能视频监控预警技术逐渐成为世界上最受关注的前沿研究领域。特别是在一些特殊的应用场合，如恶劣天气下的24小时全天候监控、边界和周界入侵自动报警、火灾隐患自动识别、废弃行李和包裹探测、寻找赃物、寻找掩埋尸体等。

一、红外热像仪的工作原理

1672年，牛顿用分光棱镜将太阳光转换成40；白光&41；它可以分解成红、橙、黄、绿、绿、蓝、紫等单色光；白光&41；它是各种颜色的光的组合。1800年，英国物理学家F.W.赫胥黎从热的角度研究各种色光时，意外发现放在红光带外的温度计的温度指示值比其他色光要高。经过反复实验，所谓热量最大的高温区总是在光带边缘的红灯外。于是他宣布：除了可见光外，太阳辐射中还有一条看不见的“热线”。这条看不见的“热线”位于红灯外，即所谓的红外线。这种红外线又称红外线辐射，指波长为0.78~1000μ M。波长为0.78-1.5μ M的部分称为近红外，波长为1.5～10μ M的部分称为中红外，波长为10-1000μ M的那部分叫做远红外。波长为2.0-1000μ M、 红外辐射又称热红外，是自然界中最广泛的电磁辐射。它在电磁波连续频谱中的位置介于无线电波和可见光之间。这种红外辐射是基于任何物体在常规环境中都会产生自身分子和原子的不规则运动，不断辐射出热红外能量。分子和原子的运动越剧烈，辐射能量就越大；相反，辐射能量较小。

在自然界中，所有物体都会辐射红外，因此利用探测器测量目标本身与背景之间的红外差异，可以得到不同的红外图像，称为热图像。同一目标的热像与可见光的热像不同。人眼看到的不是可见光图像，而是目标表面温度分布的图像。也就是说，可以说，人眼不能直接看到目标的表面温度分布，而是成为人眼可以看到的代表目标表面温度分布的热像。红外热成像技术是一种被动式红外夜视技术。它的原理是基于自然界的温度高于绝对零度40-273的事实℃&＃41; 同时，红外辐射包含了物体的特征信息，为利用红外技术区分各种被测物体的温度场和热分布场提供了客观依据。利用这一特性，通过光电红外探测器将物体加热部分辐射的功率信号转换为电信号，成像器件可以逐个模拟物体表面温度的空间分布。最后，通过系统处理形成热图像视频信号，并传输到显示屏上，得到与物体表面热分布相对应的热图像，红外热图像。

非制冷焦平面红外热成像系统由光学系统、光谱滤波器、，红外探测器阵列、输入电路、读出电路、视频图像处理、视频信号形成、定时脉冲同步控制电路、监视器等。

系统的工作原理是光学系统接收被测目标的红外辐射，红外辐射能量分布图通过光谱滤波反映在焦平面上红外探测器阵列的每个光敏元件上。探测器将红外辐射能量转换为电信号，探测器偏置和前置放大器的输入电路输出所需的放大信号，注入读出电路进行复用。高密度多功能CMOS多路复用器的读出电路可以对密集线阵和面阵红外焦平面阵列进行信号集成、传输、处理和扫描输出，并进行aD转换，送入微机进行视频图像处理。由于被测物体各部位红外辐射的热像分布信号非常微弱，缺乏可见光图像的水平感和立体感，因此需要对图像的亮度和对比度进行控制，进行实际校正和伪彩色渲染。将处理后的信号发送到视频信号形成部进行Da转换，形成标准视频信号。红外焦平面阵列的性能不仅与探测器的量子效率、光谱响应、噪声谱和均匀性等性能有关，还与探测器探测信号的输出性能有关，如电荷存储等，输入电路的均匀性、线性度、噪声谱和注入效率、读出电路的电荷转移效率、电荷处理能力和串扰。

FPA有四种类型：单片、准单片、平面混合和z混合。单片焦平面阵列（FPA）是一种在同一芯片上同时包含探测器和信号处理电路的Si器件；探测器和读出电路分别制作，然后安装在同一基板上。两部分用焊丝焊接连接；在平面混合型中，使用铟柱将检测器阵列前面的每个检测器与复用器一一对准；在Z型混合模式下，许多集成电路芯片被一个接一个地堆叠起来，形成一个三维的电路堆叠结构。平面混合法和z混合法的优点是复用器直接与检测器混合，因此具有封装密度高、工作效率快、简化了总体设计等优点。由于信号处理是在焦平面阵列中进行的，因此减少了引线的数量，并且减小了光学孔径和光谱带宽。

二、红外热像仪技术的发展

　　从赫胥尔1800年发现了红外线后，开辟了人类应用红外技术的广阔道路。　二次世界大战中，德国人用红外变像管，研制出了主动式夜视仪和红外通信设备，为红外技术的发展奠定了基础。

　　二次世界大战后，美国德克萨斯仪器公司(TI)在1964年首次开发研制成功第一代用于军事领域的红外成像装置，称之为红外寻视系统(FLIR)。它是利用光学机械系统对被测目标的红外辐射扫描，由光子探测器接收两维红外辐射，经光电转换及处理，最后形成热图像视频信号，并在荧屏上显示。

　　六十年代中期，瑞典AGA公司和瑞典国家电力局，在红外寻视装置的基础上，开发了具有温度测量功能的热红外成像装置。这种第二代红外成像装置，通常称为热像仪。

　　七十年代，法国汤姆荪公司又研制出，不需致冷的红外热电视产品。

1986年，瑞典研制出工业用的实时成像系统，它无须液氮或高压气，而以热电方式致冷，可用电池供电;1988年又推出全功能热像仪，它将温度的测量、修改、分析、图像采集、存储合于一体，重量小于7kg，使仪器的功能、精度和可靠性都得到了显著的提高。

　　九十年代中期，美国FSI公司首先研制成功由军用转民用并商品化的新一代红外热像仪，它是属焦平面阵列式结构的一种凝视成像装置，技术功能更加先进，现场测温时只需对准目标摄取图像，并存储到机内的PC卡上。各种参数的设定，可回到室内用软件进行修改和分析，最后直接得出检测报告。由于取代了复杂的机械扫描，仪器重量已小于2kg，如同手持摄像机一样，单手即可操作使用。

　　随着红外焦平面阵列技术的迅速发展，美、英、法、德、以色列等西方发达国家都在竞相研制和生产先进的红外焦平面阵列摄像仪，其中美国在红外焦平面阵列传感器的发展水平方面处于遥遥领先地位，其焦平面阵列规模已大达2048×2048元，已接近于可见光硅CCD摄像阵列的水平。日本在世界上最先实现了100万像元集成度的单片式红外焦平面阵列，在品种方面，从HgCdTe、InSb、GaAlAs/GaAs量子阱和PtSi到非致冷红外焦平面阵列等种类产品推向市场，抢占商机;法国、荷兰、瑞典、英国、德国和意大利等在非致冷红外热摄像仪技术的发展方面，已显出其处于前沿的竞争地位，如AGEMA公司的热视570，AGEMA520和德国STNATLAS电子公司驾驶员视觉增强系统，都具有很高的水平和市场竞争实力。

　　七十年代，中国有关单位已经开始对红外热成像技术进行研究。八十年代末，中国已经研制成功了实时红外成像样机，其灵敏度、温度分辨率都达到很高的水平。进入九十年代，中国在红外成像设备上使用低噪声宽频带前置放大器，微型致冷器等关键技术方面有了发展，并且从实验走向应用。如用于部队的便携式野战热像仪，反坦克飞弹、防空雷达以及坦克、军舰火炮等。

　　近几年来，中国的红外成像技术得到突飞猛进的发展，与西方的差距正在逐步缩小，有些设备的先进性也可同西方同步。如目前己能生产面积小于30μm2的1000×1000像素的探测器阵列，由于采用了基于锑化銦的新器件，目前己达到了分辨率小干0.01℃的温差，使对目标的识别达到更高的水平。

　　红外热成像仪，可以分为致冷型和非致冷型两大类。红外电视产品和非致冷焦平面热成像仪是非致冷型产品，其他为致冷型红外热成像仪。

　　前一代的热像仪主要由带有扫描装置的光学仪器和电子放大线路、显示器等部件组成，已经成功装备部队，并己用于夜间的地面观察、空中侦查、水面保险等方面。

目前，新的热成像仪主要采用非致冷焦平面阵列技术，集成数万个乃至数十万个信号放大器，将芯片置于光学系统的焦平面上，无须光机扫描系统而取得目标的全景图像，从而大大提高了灵敏度和热分辨率，并进一步地提高目标的探测距离和识别能力。

想了解更多红外热成像知识，请关注江苏振迪检测网站！

http://www.vibde.com/