华夏红外医用热成像检测仪器功能原理和注意事项 红外医用热成像诊断...
赵舜
[摘 要]红外热成像近年来被各个领域逐步使用，不管是工业、建筑领域还是医学领域都逐渐展露头角。不管是什么物体，一旦他本身的温度高于一个客观值即绝对零度，那么他就可以对外扩散辐射，今天我们所要讨论的红外线也是同样能够向外扩散和辐射。只要物体能够满足这个条件便可以将热量以一种红线的形式向外辐射。这种红色光线有一个非常大的优势便是它可以通过设备进行接收转化，从而在各个领域发挥其价值。
[关键词]红外热、成像检测、原理探究
中图分类号：G884 文獻标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）30-0215-01
引言
红外热成像在其特别被人们充分挖掘之后便以其低成本高效率高成果的优势大量的被开发商使用，随着它的成像技术越来越成熟、使用效果越来越明显，逐渐取代不同领域的较高成本设备。之所以红外热成像的效果不是其他设备或物理元素能够与之匹敌的，关键在红外热能直观迅速的捕捉监测对象表面大范围的温度场，而这些温度场体现了设备的运行状况和内部特征，通过这些特征的变化我们可方便、迅速的检测设备的故障和缺陷。
1 红外热像仪测温技术原理
在大自然，我们可以用来当作红外辐射源的物体需要具备同一个条件，即它自身的温度必须高于绝对温度。红外线的辐射特征是红外热向产生和形成的垫脚石，倘若没有这一个垫脚石，那么后续的仪器设备和产品投入都不能顺利进行。只有红外线辐射的能量被红外探测器发现吸收才能够将其转化为电信号。那么相对应的成像装置输出信号就可以完全对应的模拟扫描物体表面是怎样的温度空间分布，在确定温度的空间分布之后运用电子系统进行处理，便可得到与物体表面热分布相应的热像图。
2 红外热成像的特点
波光分为多个波段，最适合来进行红外热吸收转化的波段在3-5μm或8-14μm，原因在于这两个波段内红外辐射含量最高，空气和烟尘是传播介质当中最特别的介质，它们不吸收这个波段中的红外辐射。也正是在这种契机下，在空气质量非常糟糕的情况下我们依然可以利用红外热成像技术来物尽其用，不管是在黑夜还是雾霾还是空气质量非常糟糕的情况下，成像设备都能够捕捉到该波段的红外辐射。同其他的测温方法作比较的话红热像仪相当具有它的优势，因为它是靠探测器接收到的辐射来测温的。然而红外探测器接收的辐射并不完全是目标的辐射，还包含目标对周围环境辐射的反射辐射以及目标与探测器之间的大气辐射，这些辐射经过大气衰减最后到达探测器，因此热成像仪测温将受到被测表面的辐射率、反射率（或吸收率）、环境温度、大气温度、测量距离和大气衰减等因素的影响，这直接影响了红外热像仪测温的准确性，从而也影响了热成像仪在一些领域中的应用。
3 红外热成像技术推广与应用
石化生产的工艺流程大都存在热交换，工艺参数的变化、设备的热故障与设备表面温度场的变化密切相关。例如各种反应器、加热炉、催化装置、烟机都是在热状态下工作，表面温度场的变化能反映出设备工作状态的装置都可以通过红外热成像技术检测。
3.1 金属材料与构件的红外检测
（1）测量金属近表是否有缺陷。金属材料制成品进行表面的测缺是无损检测工作最基础的工作，每一个金属材料在加工完成之后必须要进行表面的残缺测评，测评成功后才能投入市场。利用红外热成像可以非常精准的测试每一个产品，精准率高到百分之九十八点八。
（2）粘钢材料测缺。粘贴钢板是用于刚压力高强度作业的建筑材料之一，所以在产品在完全生产后不能出现大瑕疵，普通的钢板加固方法是敲击法和超声波法，但是这两种方式都过于传统，不能得到精准的测试结果，测试往往伴随人为因素影响结果。但是利用红外热成像法不仅减少检测的时间省时省力，还增加了检测的精准度和效率。
（3）检测铝复合建筑材料。目前铝制复合材料被大量引进市场，铝制成品不像钢材，不管是体积还是质量铝复合建筑材料都要比钢材更轻更薄。建筑物的红外检测与诊断红外检测技术在许多领域得到了应用，在建筑方面虽然起步较晚，但也发展较快，目前主要的应用包括以下几个方面
（4）建筑物外墙饰面粘贴质量检测。建筑物外墙在初步竣工之后过一段时间需要进行墙面检测，建筑物外墙静置的过程中会遇到各种天气状况的，如果墙体经常受到雨水的冲刷或者严寒酷暑会使得原本完整的墙体黏结饰面层与主体结构发生脱离。如果这部分空缺没有检查出来很有可以连带其他部分面层的脱落从而导致结饰面层与机体产生脱粘。
（5）建筑物渗漏的检测。建筑物渗漏是一种普遍性的房屋老化或质量问题，也是广大用户十分烦恼的一个社会问题。在大多情况下，渗水的水源往往找不到，只能采用经验推测来判断，不能有效的解决漏水、渗水的问题。红外热像仪就很容易检测出面层不连续性或水沁入隐匿部位。汕头大学的黄沛重点研究了屋面渗漏的红外热像检测技术，以及应用有限元法进行模拟分析。
3.2 安防
安防设备利用红外热成像技术能够大幅度提升性能，给治安和侦查机关办案省了不少力气。由于红外线在黑夜也具有穿透性，可以实现在夜间进行全方位监控。同时又可以利用红外线对物体表面温度的敏感性制作火灾报警器，用来防火报警。现有例子即为在无人机上放置红外热成像设备，对森林进行高空巡逻，根据显示装置灰度对比可轻易找出普通监视设备及肉眼所不能发现的隐火，从而高效的找出并预防森林火灾。红外热成像技术也可应用于线路的故障排查，火灾时人员搜救及废墟人员位置的确定。
3.3 大型石质文物病害的检测与诊断
近年来，国内外逐渐将红外热成像技术应用于石质文物病害无损检测中。日本的科学家利用红外热像仪对崖壁石刻文物进行了不同时间的红外观测，发现片落和爆裂区的温度不同于周围的完整岩石区域，热像仪能够将这些病害区域检测出来。为了对维纳斯的历史建筑进行保护，通过无损检测技术对该地区一些历史建筑物的维护结构进行损伤检测，并利用该方准确且快速的确定故障点，及时进行维修，尽可能减少事故的发生率。
3.4 医疗诊断
我们人类在生病时身体的热平衡会被病毒侵坏，通常我们使用温度计来进行测量，但是婴儿和成人的体质不一样，局部细微的温度变化用普通的水银温度计会量不出来结果。这时候我们就需要利用红外热测量仪器来对婴幼儿进行测量，红外热可以静人体热像与非正常（生病）生理状态下人体热像相对比，利用人体内部的红热变化来对疾病做出初步的诊断。除此之外由于人体非正常生理状态下温度变化特别小，仅有0.1K不到，所以很多恶性疾病例如早期恶性肿瘤、血管微病变等均可利用红外热成像技术进行有效诊断，早治疗早痊愈。
结束语
红外热成像设备兼具探测距离远、灵敏度高、便携等功能，在军事和民用两方面均有着突出的优点和适应性，现在各行各业都离不开它。从目前红外热的使用范围来看，它的精度还可以利用在军事方面，给我国国防事业注入新鲜动力；在热成像维度方面，可以考虑其与全息技术的结合，实现三维的红外热成像，进一步提高红外热成像技术的可视性及定位功能。红外热成像技术的研究在今后的二十年内依然大有作为，发展前景光明。
参考文献
[1] 时誉宁.基于红外热成像技术的配电柜故障监测与诊断[D].安徽理工大学，2017.
[2] 刘钊.基于红外热成像的变压器故障在线监测系统[D].安徽理工大学，2017.
[3] 沙健.基于红外热成像的早期火焰探测研究[D].安徽大学，2017.
[4] 陈大鹏，毛宏霞，肖志河.红外热成像无损检测技术现状及发展[J].计算机测量与控制，2016，24（04）：1-6+9.
