多年來，紅外熱像儀的應用慢慢拓展到工業(yè)領(lǐng)域。事實上，制造和過程工程專家已經(jīng)將紅外熱像儀應用到幾乎所有自動化應用領(lǐng)域并獲得巨大成功，這些應用包括自動檢測、過程控制、狀態(tài)監(jiān)控、防火和檢測和連續(xù)光氣成像等。但是，自動化攝像機功能特性不盡相同，也無法都作為一些高速自動化專用攝像機使用，所以，需要具有先進技術(shù)的紅外熱像儀。

制造和過程工程師經(jīng)常使用自動化技術(shù)來提高產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量。自動化熱成像技術(shù)使人們得以對眾多工業(yè)生產(chǎn)應用加以改進，包括過程監(jiān)測和控制、質(zhì)量保證、資產(chǎn)管理和機器狀態(tài)監(jiān)測。
 

在自動化環(huán)境下熱成像
紅外熱像儀利用熱輻射成像，熱輻射人眼不可見但可轉(zhuǎn)化一個視覺圖像，以描繪某個物體或場景的熱度變化。所有溫度高于絕對零值的物體均能發(fā)射熱能，輻射波譜在電磁波譜范圍內(nèi)，溫度升高，輻射量增大。紅外熱像儀可以捕捉目標物體的熱圖像，無需接觸即可提供精確溫度測量數(shù)值。這些量化測量數(shù)值可應用于各種監(jiān)控和控制領(lǐng)域。
 

在某些情況下，紅外熱像儀是指智能傳感器。在這種情況下，熱像儀還內(nèi)置有邏輯和分析裝置，可以將所測溫度與用戶提供的溫度數(shù)據(jù)進行對比。其還帶有一個數(shù)字輸入/輸出端口，一旦出現(xiàn)溫差，可觸發(fā)報警和控制功能。
制冷型和非制冷型熱像儀
在自動化應用領(lǐng)域，可供選用的紅外熱像儀系統(tǒng)眾多。因此，最常被問到的一個問題是： “ 我應該使用制冷型還是非制冷型紅外熱像儀系統(tǒng)，哪一個是更劃算？”
 

事實上，當今市場上有兩類紅外熱像儀系統(tǒng)：制冷型和非制冷系統(tǒng)。而這兩類系統(tǒng)組件成本差異較大，因此，選用何種系統(tǒng)至關(guān)重要。

制冷型紅外熱像儀
現(xiàn)代制冷型紅外熱像儀由成像傳感器和制冷機結(jié)合而成。制冷機將傳感器溫度降至低溫溫度。為了降低熱像儀熱致噪聲，使其低于成像現(xiàn)場熱致噪音信號水平，該降溫操作必不可少。制冷機活動部件機械容差極小，隨著時間的推移，活動部件會慢慢磨損，氦氣也會慢慢泄露。
 

制冷型紅外熱像儀是最敏感型熱像儀，可檢測到物體間最小的溫差。該類型熱像儀可對中波紅外或光譜中的中波紅外波段進行成像，因為在這個波段存在黑體，物體熱對比度較高。熱對比度是指因目標溫度變化導致的信號變化。熱對比度越高，就越容易探測到與背景溫度差別不太大的目標。

非制冷型紅外熱像儀
非制冷型紅外熱像儀的成像傳感器不需要低溫制冷。它采用的探測器通常是以微測熱輻射計為基礎(chǔ)，這種探測器由溫度系數(shù)極大的小型氧化釩電阻與硅元件結(jié)合而成，具有面積大、低熱能和熱絕緣性能良好等特點。場景溫度的變化會引起熱輻射計溫度的變化，這些變化將被轉(zhuǎn)化為電子信號，隨后被處理成圖像。非制冷型傳感器設(shè)計為在長波紅外或 長波紅外 波段工作。在這種環(huán)境下，陸地溫度目標會發(fā)射絕大部分的紅外能。
 

非制冷型熱像儀一般比制冷型紅外熱像儀的價格更低廉，其傳感器的制造步驟比制冷型傳感器更少，產(chǎn)量更高，真空包裝成本也更便宜。此外，非制冷型熱像儀不需要低溫制冷器這種昂貴的裝置。非制冷型熱像儀的活動部件較少，在相似的運行環(huán)境下，比制冷型熱像儀的使用壽命更長。
 

制冷型熱像儀在自動化領(lǐng)域的應用
在非制冷型熱像儀的所有這些優(yōu)點面前，人們會提出一個問題：在自動化應用領(lǐng)域，什么時候適合使用制冷型熱像儀？答案是：根據(jù)實際應用而定。
 

如果你想觀測到微小溫度差異，對圖像質(zhì)量要求高，要用于快速/高速領(lǐng)域，如果你需要查看溫度曲線或測量一個極小目標的溫度，如果你想在某個特定的電磁頻譜范圍內(nèi)對熱工對象進行成像，或者如果你想將紅外熱像儀與其他測量設(shè)備同步，那么，制冷型紅外熱像儀將是你的首選。

速度
制冷型熱像儀比非制冷型熱像儀成像速度更快。自動化熱像儀如FLIR A66xx系列的成像速度高達每秒480幀，所以，它們非常適于捕捉高速運行的熱事件和
高速移動目標。比如，當需要對高速輸送帶應用中的生產(chǎn)質(zhì)量進行監(jiān)測(圖2)，這會非常有趣。非制冷型紅外熱像儀成像速度太慢，在一些輸送速度下無法捕
捉目標。
制冷型熱像儀反應非常敏捷，采用全局快門。也就是說，該熱像儀可在同一時間讀出所有像素，而非逐行讀出，這一點只有制冷型熱像儀可以做到。因此，制冷型熱像儀對移動物體的處理更佳。在物體移動迅速且無法減緩的流程工業(yè)(如紙張加工)或大批量制造業(yè)中，制冷型熱像儀這一特性至關(guān)重要。制冷型熱像儀還能精確監(jiān)測升溫過程中的快速變化。
空間分辨率
    制冷型熱像儀通常比非制冷型熱像儀放大能力更大，因為其可感應的紅外波段較短。由于制冷型熱像儀靈敏度更高，所以可以采用具有較多光學元件或元件較厚的鏡頭，而無需通過降低信噪比以獲得更好的放大效果。

圖3所示熱圖像對制冷型和非制冷型熱像儀系統(tǒng)可以實現(xiàn)的最佳特寫放大圖像進行了對比。左側(cè)為制冷型熱像儀用4倍放大特寫鏡頭并將節(jié)距調(diào)至13μm而形成3.5μm光斑所拍攝的圖像。右側(cè)是非制冷型傳感器用1 倍特寫鏡頭并將節(jié)距調(diào)至25μm而形成25μm光斑所拍攝的圖像。

靈敏度
將一臺50mK靈敏度的非制冷型熱像儀與一臺20mK靈敏度的制冷型熱像儀進行對比，你如何才能感受到制冷型熱像儀的優(yōu)點？我們借助一個快速敏感性試驗(見圖4)來進行描述。為進行此對比，我們將手按在墻上幾秒，留下一個熱手印。前兩副圖像在手拿開之后即刻顯示出手印。而第二組圖像則在兩分鐘之后才顯示熱手印。而此時，制冷型熱像儀上仍可以看到大部分手印，非制冷型熱像儀則只能看到部分殘留手印。顯然，相比非制冷型熱像儀，制冷型熱像儀可探測更小的溫差且圖像存留時間較長。這意味著制冷型熱像儀可以更好地顯示目標相關(guān)細節(jié)，還能幫助您檢測最微弱的熱異常。
 

光譜濾波
    制冷型熱像儀最大的優(yōu)點之一是其可以很輕松地進行光譜濾波，以顯示目標細節(jié)并測量出非制冷型熱像儀無法測量的數(shù)據(jù)。你可以用制冷型熱像儀檢查玻璃或檢測偏遠區(qū)域或較難進出區(qū)域內(nèi)供氣裝置里的危險氣體(如：苯、乙醇、甲醇和辛烷)。你還可以用該熱像儀對塑料延壓工藝實施質(zhì)量監(jiān)測(圖6)。

同步
精確的熱像儀同步和觸發(fā)裝置使其非常適用于高速、高靈敏度的應用領(lǐng)域。
 

FLIR A66xx在快照模式下能夠同時記錄某熱事件的所有像素。這一特性在監(jiān)測快速移動的物體時尤為重要，這種情況下，標準紅外熱像儀無法拍攝到清晰圖像。
 

圖5就是一個很好的例子。你扔下一枚硬幣，傳感器觸發(fā)熱像儀拍攝圖像。再一次扔下同一枚硬幣，熱像儀在同一時間被觸發(fā)，拍出的另一圖像中，硬幣仍在同一位置。而如果使用微測熱輻射計，你根本就無法抓拍到硬幣，如果運氣實在好，你可能會拍攝到一些模糊的、硬幣位置不定的圖像。
 

FLIR A66xx：結(jié)構(gòu)緊湊、紅外熱像儀配有制冷型銻化銦探測器
FLIR可以為幾乎所有自動化應用提供解決方案：從非制冷型、低成本的熱像儀到高端熱像儀(如FLIR A66xx)。
 

FLIR A66xx結(jié)合了一個制冷型銻化銦(InSb)檢測器，非常適合用于拍攝高速熱事件和移動目標。該熱像儀可拍攝出像素為640×512的清晰圖像，且具備<20mK高熱靈敏度。還能夠捕捉最細微的圖像細節(jié)和溫差信息。在窗口模式下，該熱像儀幀速率最高可達每秒480幀�？勺远�義冷濾項，實施特定波段光譜探測和測量。 FLIR A66xx是透過玻璃成像、測量塑料薄膜溫度、過濾不同波段以進行激光輪廓測量和檢測或光學氣體成像的理想工具。