红外热像仪：探测技术与非制冷焦平面阵列

"实际物体的红外辐射特性与光电信号处理在红外热像仪中的应用" 红外热像仪是一种能够捕获和分析物体表面温度分布的被动成像设备，它利用红外探测器将不可见的红外辐射转化为可见的图像。在理解和应用红外热像仪时，了解实际物体的红外辐射特性至关重要。物体的红外辐射量不仅与其温度和探测的红外波长有关，还取决于物体的材料，即发射率。发射率是衡量物体辐射能力相对于同温度黑体的一个参数，是物体材料属性的体现。 温度为T的物体的辐射出射度可通过斯特藩-玻尔兹曼定律计算，这个定律描述了温度与辐射能量之间的关系。当物体的温度变化时，其辐射出射度也会相应改变，因此，红外热像仪可以用于监测和分析物体的温度变化情况。 红外热像仪的核心是红外探测器，根据探测机理，红外探测器分为两大类：热探测器（基于热电效应）和光子探测器（基于光电效应）。热探测器包括热释电摄像管和热探测器阵列，如热释电型非制冷焦平面阵列和微测辐射热计非制冷焦平面阵列。光子探测器则有光电导探测器、光伏探测器、肖特基势垒探测器以及量子阱探测器等。这些探测器对不同波长的红外辐射敏感，通常分为近红外、中波红外和长波红外。 红外探测器还可以按工作温度、探测单元数进行分类。制冷型探测器通常需要低温冷却，如低温探测器和制冷器，提供更高的灵敏度，而非制冷型探测器，如室温探测器，具有成本低、功耗小、寿命长、小型化和可靠性高等优点，广泛应用于各种场合。其中，非制冷红外焦平面阵列探测器，如微测辐射热计，因其独特优势，成为近年来的研究和应用热点。 微测辐射热计是一种典型的非制冷焦平面探测器，由美国Honeywell公司开发的VOx型和法国Sofradir公司的多晶硅型都是该领域的代表。这些非制冷探测器在无需制冷系统的情况下仍能提供良好的热成像性能，极大地推动了红外热像技术的发展和广泛应用。 红外热像仪通过精确捕捉和分析物体的红外辐射，结合不同类型的红外探测器，可以实现对物体表面温度分布的可视化，广泛应用于工业检测、建筑能源评估、医疗诊断、安全监控等多个领域。了解实际物体的红外辐射特性和探测器的工作原理，对于有效利用红外热像仪进行温度监测和故障诊断具有重要意义。