21世紀的火眼金睛——熱成像
發(fā)布日期:2025-02-22 17:11:07
在一個夏天的正午,天空中萬里無云,此時,即便是閉著眼睛,僅僅憑借皮膚的熱感,我們也能大致判斷出太陽在哪個方向。這種常見的經歷其實也傳達著一個容易被我們忽略的可能性:不必借助光線,僅僅憑借溫度我們也可以判斷某個物體的存在。
可是這有什么用呢?畢竟世界上除了太陽,能讓我們靠體感來察覺的,可能只有近在咫尺的火堆了,這也太危險了。除非,我們借助一種對溫度更為敏感的東西來展開“觀測”。
還真有!只不過在這之前,我們需要先了解溫度的本質:從微觀上講,溫度是分子熱運動的劇烈程度,自然界的絕對零度是-273℃,此時萬物歸于沉寂,但只要溫度在這之上,無論是北極冰川,還是火焰、人體,甚至極寒冷的宇宙深空,其微觀分子的熱運動都是相對“活躍的”,而這種運動就必然會產生紅外輻射,也就是物體發(fā)散出來的熱量。在了解萬事萬物都有它散發(fā)出來的熱量之后,接下來我們的問題就轉化為:如何感知這種熱輻射?
室溫下物體所發(fā)出的熱本質上就是電磁波,而且它的波長就在760nm-1mm之間,也就是我們常說的紅外線。早在1800年,天文學家威廉·赫歇爾就發(fā)現(xiàn)了紅外線。不過第一臺熱成像儀的問世要在一百多年后了。它在1929年,被一位匈牙利物理學家率先制造了出來。不過那時的熱成像儀還很原始、粗糙。
總的來說,它的原理就是基于物體的溫度越高,以黑體輻射的形式發(fā)射的紅外輻射就越多。為此,熱成像儀內部通常裝備了一種稱為熱敏元件的探測器,這些熱敏元件可以感知來自物體的紅外輻射,并將其轉換成電信號。到了這一步,探測的過程就算完成了,接下來人們就是想辦法讓它可視化。
實際上,我們平時看到的熱成像圖片并不是真實的顏色,因為紅外線本身就在可見光之外,又怎么會有眼色呢?正是為了便于人眼能直觀的觀察,科學家認為定義了熱成像儀里的“色溫”溫度越高,顏色越亮、越白;溫度越低,顏色越暗、越深。
常人很暗想象到,這種能直接觀察到溫度的技術,為人類生活帶來了多大的便利。
在電力行業(yè),紅外熱成像技術是診斷輸、變、配電線路設備熱缺陷的先進技術,對及時發(fā)現(xiàn)、預防、處理重大事故的發(fā)生可起到關鍵作用,能有效提高設備運行的穩(wěn)定性,為開展設備狀態(tài)檢修創(chuàng)造條件。
紅外熱成像測溫檢驗檢疫核驗一體機,對動物進行檢查時不需要與動物進行接觸,不會影響動物的正常生活,不會對動物產生副作用;因此,在動物疾病診斷方面具有廣闊的應用前景。
而在工業(yè)生產領域,無法用肉眼監(jiān)測到的氣體泄露也讓熱成像儀大顯身手??消溗技t外熱成像的主要優(yōu)勢在于探測范圍。它的熱成像攝像頭可以檢測出幾米外的小泄漏,因此在設備充電時可以安全使用。這意味著沒有停工待檢,節(jié)省時間,節(jié)約成本,提高效率。
與此同時,在無法從外部觀測的封閉式生產環(huán)境中,也可以使用紅外熱成像診斷技術實現(xiàn)多種檢測:如鋼包和鐵水的檢測;回轉窯的檢測;重要管道的檢測和診斷。
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