紅外熱成像儀器介紹

2011-04-23 17:17:20來源:互聯(lián)網(wǎng)

根據(jù)物體能夠發(fā)射紅外線的特點(diǎn),各國競(jìng)相開發(fā)出各種紅外熱成像儀器。
美國德克薩斯儀器公司(TI)在1964年首次研制成功第一代的熱紅外成像裝置,叫紅外前視系統(tǒng)(FLIR),這類裝置利用光學(xué)元件運(yùn)動(dòng)機(jī)械,對(duì)目標(biāo)的熱輻射進(jìn)行圖像分解掃描,然后應(yīng)用光電探測(cè)器進(jìn)行光——電轉(zhuǎn)換,最后形成視頻圖像信號(hào),并在熒屏上顯示,紅外前視系統(tǒng)至今仍是軍用飛機(jī)、艦船和坦克上的重要裝置。

六十年代中期瑞典AGA公司和瑞典國家電力局,在紅外前視裝置的基礎(chǔ)上,開發(fā)了具有溫度測(cè)量功能的熱紅外成像裝置。這種第二代紅外成像裝置,通常稱為熱像儀。
七十年代法國湯姆蓀公司研制出,不需致冷的紅外熱電視產(chǎn)品。
九十年代出現(xiàn)致冷型和非致冷型的焦平面紅外熱成像產(chǎn)品,這是一種最新一代的紅外電視產(chǎn)品,可以進(jìn)行大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn),把紅外熱成像的應(yīng)用提高到一個(gè)新的階段。

七十年代中國有關(guān)單位已經(jīng)開始對(duì)紅外熱成像技術(shù)進(jìn)行研究,到八十年代初,中國在長波紅外元件的研制和生產(chǎn)技術(shù)上有了一定進(jìn)展。到了八十年代末和九十年代初,中國已經(jīng)研制成功了實(shí)時(shí)紅外成像樣機(jī),其靈敏度、溫度分辨率都達(dá)到很高的水平。
進(jìn)入九十年代,中國在紅外成像設(shè)備上使用低噪音寬頻帶前置放大器,微型致冷器等關(guān)鍵技術(shù)方面有了發(fā)展,并且從實(shí)驗(yàn) 走向應(yīng)用,主要用途用于部隊(duì),例如便攜式野戰(zhàn)熱像儀,反坦克飛彈、防空雷達(dá)以及坦克、軍艦火炮等。

中國在紅外熱成像技術(shù)方面,已經(jīng)投入了大量人力物力,形成了相當(dāng)規(guī)模的研發(fā)力量,但是總的來講,與世界先進(jìn)水平差距很大,與西方相比,約差10年以上。
目前國外已經(jīng)開始在部隊(duì)裝備第二代紅外熱成像儀,并開始了第三代的研發(fā)工作,但中國現(xiàn)在才推廣第一代紅外成像儀。

在國際上,美國、法國、以色列是這方面的先行者,其它國家包括俄羅斯均處下游水平。
近幾年來,在黨的政策方針指引下,中國的紅外成像技術(shù)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展,與西方的差距正在逐步縮小,有些設(shè)備的先進(jìn)性也可同西方同步,相信中國和西方的差距會(huì)進(jìn)一步縮小,尤其在新技術(shù)的應(yīng)用方面更可以獨(dú)樹一幟。
紅外熱成像產(chǎn)品,可以分為致冷型的非致冷型兩大類。紅外電視產(chǎn)品和非致冷焦平面熱成像儀是非致冷型產(chǎn)品,其他為致冷型紅外熱成像儀。

目前,最先進(jìn)的紅外熱成像儀,其溫度靈敏的可達(dá)0.05攝氏度。無論白天、黑夜均可用于持紅外儀來探測(cè)叢林中的敵人,其距離可達(dá)百米之遙,作為邊防緝私,更可以追蹤海上走私的大飛,其距離可達(dá)數(shù)公里。

通過熱像儀不僅可實(shí)時(shí)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè),更可以通過其行蹤軌跡 的“熱痕跡”進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析,因?yàn)橐话阄矬w的熱發(fā)散有一定的時(shí)間性,有些物體的熱發(fā)散需要很大時(shí)間。例如部隊(duì)點(diǎn)燃的炊煙,曾經(jīng)發(fā)動(dòng)過的車輛等都可以留下“熱痕跡” 。
第一代熱像儀主要由帶有掃描裝置的光學(xué)儀器和電子放大線路、顯示器等部件組成,已經(jīng)成功裝備部隊(duì),并在夜間的地面觀察、空中偵察、水面保險(xiǎn)等作出重要的貢獻(xiàn)。
第二代熱成像儀主要采用焦平面陣列技術(shù),集成數(shù)萬個(gè)乃至數(shù)十萬個(gè)信號(hào)放大器,將芯片置于光學(xué)系統(tǒng)的焦平面上,取得目標(biāo)的全景圖像,無需光——機(jī)掃描系統(tǒng),大大提高了靈敏度和熱分辨率,可以進(jìn)一步提高目標(biāo)的探測(cè)距離和識(shí)別能力。
第三代熱成像儀也正在研發(fā)中。