好久没有为大家带来装备方面的信息了，今天我们继续了解热成像仪相关知识。
热成像原理
红外热成像设备探测红外光谱成像，而普通摄像机利用可见光谱（0.4～0.76μm）和近红外光谱（0.76～1μm）。红外热成像有长波热像仪和短波热像仪之分，长波热像仪工作于8～14μm（这也是目前商用热像仪使用最多的波段），短波热像仪工作于3～5μm。使用这两个波段是因为其属于“大气窗口”具有稳定的大气透射率，在大气层中较少被反射、吸收和散射，进行红外测量效果较好。
红外热成像设备的设备结构与常规可见光摄像机类似，主要是由镜头、挡片、热红外探测器、处理电路、显示单元构成。关键技术是热红外探测器、信号处理技术、图成处理算法、测温算法与校正技术、热成像镜头。热像仪使用的镜头特性与材质不同于普通可见光镜头，专用镜头只能通过红外光线通常采用锗镜头材质并做镀膜处理，所以成本比较高。
红外锗镜头同样有标准镜头、广角镜头、长焦镜头之分，中高档的热像仪镜头像单反相机一样是可更换的，以适合不同的应用需要，低端的热像仪镜头则是固定的。低端热像仪一般搭配定焦镜头也被称为“免调焦镜头”，中档热像仪一般搭配手动镜头，高端热像仪会搭配自动对焦镜头。具有焦距可调的镜头可以使得目标区域成像更为清晰锐利。现在智能手机的后置主摄像头和数码相机都具有自动对焦功能。
热像仪镜头与探测器之间通常有一块活动挡片，这是一些热像仪所特有的部件和结构，作用是用于内部校准。也就是因为存在该活动挡片机械装置所以热像仪在工作时会发出挡片开合的轻微“咔嗒”声噪音。现在新技术电路的热像仪已可以省略挡片部件，使得热像仪在工作时完全安静也避免了档片机械机构的故障。
热像仪的热红外探测器作用是将红外辐射转换为电信号，是热像仪关键技术所在。早期的红外探测器以光伏探测器为基础基于光子探测技术，优点是成像质量优秀热灵敏度高，缺点是需要专门的制冷器确保期间热噪声低于成像信号，由此产品很难小型化、低功耗且成本高昂。光子探测技术的热红外探测器称为制冷型热红外探测器。现在主流商用热像仪大多采用非制冷型热红外探测器，以微测辐射热计为基础，虽然成像质量和热灵敏度比光子探测略差一些但不需要低温制冷器体积也小，产品容易小型化、低功耗且成本相对较低。而且现代不断改进的图成算法与校准技术使得非制冷型热红外探测器成像效果大为提升，弥补了产品自身的一些不足之处。
目前主流非制冷型热红外探测器有氧化钒和非晶硅两种技术，美国以FLIR公司为代表主推氧化钒技术，法国以ULIS公司为代表主推非晶硅技术。从技术上讲氧化钒热红外探测器在成像质量方面有一定优势，不过非晶硅热红外探测器近年来在技术上也有很大的进步。
热成像设备重要参数
选购红外热成像设备从技术指标上可关注以下参数。
热红外探测器分辨率
热红外探测器作为热像仪核心部件其分辨率越高越好，就像手机摄像头一样，热红外探测器物理分辨率往往是热像仪档次的首要标志。热红外探测器分辨率直接关系到最终热像图的有效分辨率和成像效果，在同样的光学系统中热红外探测器分辨率越高成像分辨率也越高，目标可分辨度也越高。限于技术目前热红外探测器分辨率比可见光的普通摄像头CCD/CMOS动则几百万像素甚至上千万像素要低得多，在民用领域640×480的热红外探测器分辨率就算是高端器件了，一部具有640×480红外分辨率的国际大牌热像仪价格基本都在20万以上，目前主流中档产品大多采用320×240、384×288级别的热红外探测器。在入门级的产品中则更多采用60×60、80×60、80×80、120×120、160×120级别的热红外探测器。别小看了这些看似分辨率不高的热红外探测器如果用于近距离观测，例如电子行业的电路板探查和家庭管线检查还是非常实用的，最主要是其价格低廉，令大众用户容易接受。如FLUKE最新款279FC具有热成像功能的万用表采用的热红外探测器分辨率为80×60，实际使用中成像效果不错，价格也不到10000元人民币。
NETD热灵敏度
专业名称为噪声等效温差也称为温度分辨率。热像仪对测试图样进行观测，当系统的基准电子滤波器输出的信号电压峰值与器件固有噪声电压的均方根之比为1时，黑体目标与黑体背景的温差称为噪声等效温差。理论上NETD越小成像画质会越好。制冷型的红外探测器NETD可做到小于30mK，中高档的非制冷型的红外探测器NETD可做到小于50mK，主流入门级低价位非制冷型的红外探测器NETD大多在100～150mK水平。这里的mK单位是温度单位千分之一“开尔文”，50mK相当于0.05℃。
随着科技的发展热成像算法和信号处理的不断改进，逐渐弥补了非制冷型的红外探测器NETD不及制冷型的红外探测器的短板，目前民用市场主流的非制冷型红外探测器热像仪成像质量都非常不错，一般日常商业应用小于150mK的红外探测器性能胜任工作，对于一些特殊的领域如建筑和化工则推荐使用NETD性能更好一些的产品。
热红外探测器类型
目前民用市场主流的非制冷型红外探测器使用氧化钒和非晶硅两大技术。从技术上讲氧化钒热红外探测器在成像质量方面有一定优势，尤其是中高端产品优势更为明显。同技术的热红外探测器探测元像元越小成像质量越好。新技术不带档片的热像仪工作安静且故障率低。
温度测量范围
不同的热像仪设计测量温度范围不同，这与热像仪的软件和硬件都有关，主流产品为-20～120℃，也有温度测量范围更宽的产品。
热像仪镜头
热像仪镜头分为固定型和可更换型。常规镜头类型有微距、标准、广角、长焦。另外从聚焦的角度有定焦、手动调焦、电动调焦、自动聚焦之分。一般观察近距离物体建议使用标准或广角镜头产品，观察远距离物体建议使用长焦镜头产品。采用哪种特性的镜头没有档次高低之分，只有适合不同的应用。长焦镜头适合分辨远距离的物体但是视角窄不适合观测近距离物体。
图像捕捉频率
热像图显示的刷新率与电路中图像处理性能密切相关，常见帧频有9Hz、30Hz、60Hz、120Hz各个档次。一般入门级低价位产品都只提供9Hz帧频（低端机芯一般提供8.7Hz帧频都被近似标称9Hz帧频），中档以上档次产品可提供60Hz帧频。对于观测诸如电路板、电器设备、管线之类静态物体低价位的9Hz帧频产品完全适用，对于观测被测物体的运动速率大于20km/h的快速移动物体或作为夜视仪使用那就需要60Hz帧频的产品。
热像图成像技术
目前市场上热像仪成像有纯热像图和红外/可见光融合增强图像。纯热像图全部由被测量面温度特征构成，体现温度差异定位热源都没有问题，但对于低分辨率的热红外探测器物体的识别率较差。红外/可见光融合追求图像技术是通过可见光图像进行辅助，将可见光图像与热像技术性叠加，增强物体包括物体边缘显示使最终热像图上对物体的分辨效果大大提升。该技术对于低分辨率热像仪的图像增强效果显著，甚至图像品质可以赶超拥有更高一级硬件分辨率热红外探测器的纯热向显示效果。使用红外/可见光融合图像技术的热像仪配备有红外和可见光两颗镜头，业界巨头FLIR、FLUKE、TESTO都有使用这项技术。
测量精度
热像仪的测量精度除了与产品所用热红外探测器有关外与电子处理电路和测温算法与校正技术密切相关。大牌的热像仪在软件上内功深厚同样的硬件最终的实际性能会有差异。目前主流的商用热像仪精度指标大多为“±2℃或读数的±2%”。
热像仪产品形式
用于便携探测的热像仪主流形式为枪型握把手持式，高端产品一些具备自动/电动对焦功能的热像仪外形多采用摄像机外形并搭配较大的彩色显示屏。此外还有一些家用和趣味级热像仪做成手机外置摄像头形式与智能手机配合使用以降低成本。
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