從紅外熱像儀開始 認識強大的紅外技術

李婷

幾年的新冠疫情讓大家對各種大小不一、形狀各異的測溫設備已十分熟悉（圖1），大家聽到最多的一句話就是：“來，我們測測體溫。”

不過，這里所提到的測體溫完全不同于過去。與將水銀體溫計夾在腋下的測溫方式相比，現在的體溫測量方式更“高級”了，只要從測溫儀前面走過，它們就能測出人們的體溫數值。這些測溫儀是如何測出體溫的呢？它們的工作原理是什么？下面就給大家做一個簡單介紹。

紅外測溫的原理

首先，我們要知道一個概念，就是任何溫度超過0K（-273.15℃）的物體都會發出熱輻射，這種熱輻射也被稱為電磁波，并且物體溫度越高，散發的熱輻射越強。這意味著，只要是地球上的物體，都會發出熱輻射。紅外測溫就是基于這一原理，它是通過捕獲人體發出的熱輻射，再依據熱輻射的強弱來顯示體溫的。紅外測溫儀的具體測溫流程：首先將捕捉到的被測物體的紅外輻射通過光學系統送到紅外探測器上，并由探測器將熱輻射轉換為電壓信號，之后經過讀出電路的處理，將電壓信號轉換為溫度數值進行輸出。圖2展示了一幅紅外熱成像圖片。

從紅外測溫儀的工作原理和工作方式看，它具有測量速度快、非接觸等突出優勢，這些優勢使得紅外測溫儀在新冠疫情防控中發揮了巨大作用。

廣泛的應用范圍

其實，紅外技術的應用并不僅僅局限于測量體溫，它還有更多、更廣泛的應用領域。更令人想不到的是，紅外技術出現的時間遠比人們想象得早。

早在19世紀，紅外成像技術就已經出現在大眾的視野中。當時的人們發現，利用紅外探測器進行天文星體的紅外輻射特性研究，不僅更方便，而且更有效。后來，紅外成像技術在軍事領域顯示出強大的應用潛力，為此，各國投入了大量人力、物力發展紅外技術。此后，紅外成像技術發展得如火如荼，紅外成像、紅外跟蹤、紅外預警、紅外對抗、紅外制導等技術在軍事上得到廣泛應用。在1970年以后，紅外技術逐步從軍事領域轉向民用領域。各種先進的紅外技術，比如紅外遙感、紅外測溫、紅外檢測、紅外安防、紅外防偽等在各行各業大顯身手。

強大的應用技術

對于上面提到的這些專有名詞，普通人可能會感到些許陌生。接下來筆者會結合我們身邊的典型應用事例，幫助大家更好地理解紅外技術的強大與神奇。

紅外遙感 該項技術利用紅外攝像機、紅外掃描儀等紅外裝置，探測較遠距離外的植被等地物的紅外輻射，然后通過分析其中的紅外特性差異來確定地物性質、分布情況以及狀態等信息。紅外遙感技術應用廣泛，其中我們比較熟悉的一種應用就是檢測城市中的大氣污染情況。檢測時，先通過紅外遙感器采集城市的光譜信息，然后依據不同光譜的特性，通過計算機實時反演出城市主要污染物及其空間區域分布等情況。

紅外安防 在夜間或者惡劣天氣條件下，普通的可見光相機無法正常工作，觀測距離大幅縮短，如果采用人工照明的方式，很容易暴露目標；若采用微光夜視設備，依然需要外界光照明，此類設備在城市中尚可工作，但在野外工作時，因觀測距離大幅縮短，會導致設備觀測效果變差甚至不能正常工作。這時候，紅外安防設備便可以大顯身手了。

紅外熱像儀能夠將物體發出的不可見紅外能量轉變為可見的熱圖像，熱圖像上的不同顏色代表被測物體的不同溫度。由于紅外熱像儀可以主動接收目標發出的紅外輻射，所以它是否可以正常工作，跟周圍的天氣狀況無關，加之紅外熱像儀具有較好的隱身效果，因而在夜間安全監控、防火監控等安防領域有著較廣泛的應用。

以防火監控為例。大面積的森林火災往往是由不明顯的隱火引發的，現有的普通方法很難發現這種隱性火災苗頭。而使用紅外熱像儀，可以快速、有效地發現這些隱火，準確判定火災的地點和范圍，透過煙霧發現著火點，做到早知道、早預防、早撲滅。

紅外防偽 這種技術通常被應用于制造防偽油墨。紅外防偽油墨通常是將一種或幾種吸收近紅外光的材料加入油墨中制成的，在實際使用時，只需采用防偽油墨在印品上繪出想要的信息即可。這些信息在可見光條件下沒有任何痕跡，但是可以通過紅外檢測儀器解碼。

上述紅外技術使測量精度、產品質量、工作效率及自動化程度得到提高，極大地促進了相關行業的繁榮與發展。近年來，隨著“智能+”等新興技術的興起，紅外技術的發展空間也在進一步擴大，例如紅外技術已經全面進入自動駕駛領域，憑借其全天候工作、不受極端環境條件影響等優勢為駕駛人的安全保駕護航。

可以想見，未來，紅外技術在人們生活中的應用將日益廣泛，這固然是科技進步帶給我們的便捷，但也離不開一代又一代科學家的刻苦研究。